网格结构健康监测关键技术研究

摘要

随着社会的不断发展，人们对于结构的需求越来越向大跨度方向发展，而网格结构受力合理，外形美观，可以为满足大跨度结构的要求提供保障，所以在近三十年来得到越来越多的推广和使用。网格结构一般都是大型会议中心、影剧大厅、候车大厅、体育馆等公共设施结构，人口密度比较高，所以对于网格结构在施工和使用期间监测结构的工作状况，对结构的安全程度进行评估，并且诊断识别结构的损伤状况，有巨大的现实意义。本文从网格结构模态振型分析入手，对于网格结构健康监测系统中的传感器系统和损伤诊断分析系统中一些关键技术进行了分析研究，同时也介绍了物联网在结构健康监测方面应用的重要性和必要性。
　　本文首先结合物联网的特点和结构健康监测的发展趋势，说明了物联网在结构健康监测中的应用和重要意义，建立基于物联网的结构健康监测智能监控平台的重要性以及利用无线传感器网络于结构健康监测中的必要性。
　　为了研究健康监测中网格结构的传感器优化布置方法，本文利用有限元软件分别模拟了一个桁架和一个平板网架，把它们分别作为仿真模拟的模型，利用模态应变能系数法对于这两个算例的传感器布置分别进行了优化计算，结果证明了模态应变能系数法在网格结构健康监测中的传感器优化布置方面的可用性。
　　为了研究健康监测中网格结构的损伤诊断识别方法，本文利用有限元软件模拟了一个平板网架，把它作为仿真模拟的模型，利用模态应变能法对算例结构进行损伤诊断模拟。在不考虑噪声的情况下，采用模态应变能法可以快速地识别损伤单元的位置，而在考虑噪声的情况下，尽管不能简单快速地识别损伤单元的位置，但是能利用模态应变能法确定疑似损伤杆件，为使用其他方法进一步识别提供有利依据。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 结构健康监测的概述及发展现状

1.2.1 结构健康监测概述

1.2.2 结构健康监测的发展现状

1.2.3 网格结构在健康监测中的特点及存在问题

1.3 本课题主要研究内容

第二章 物联网在结构健康监测中的研究及应用

2.1 物联网的定义及特点

2.1.1 物联网的定义

2.1.2 物联网的特点

2.2 物联网的体系构架

2.2.1 物联网感知互动层

2.2.2 物联网网络传输层

2.2.3 物联网应用服务层

2.3 基于物联网的结构健康监测智能监控平台

2.4 本章小结

第三章 网格结构健康监测中传感器优化布置

3.1 引言

3.2 传感器优化布置方法

3.2.1 非线性规划优化方法

3.2.2 序列法

3.2.3 模态应变能系数法

3.2.4 随机类方法

3.3 平面桁架传感器优化布置算例分析

3.3.1 算例基本参数

3.3.2 有限元分析软件简介

3.3.3 模态振型

3.3.4 计算过程

3.3.5 优化结果

3.4 平板网架传感器优化布置算例分析

3.4.1 算例基本参数

3.4.2 模态振型

3.4.3 计算过程

3.4.4 优化结果

3.5 本章小结

第四章 基于模态应变能的网格结构损伤诊断

4.1 引言

4.2 模态应变能理论

4.3 噪声对损伤诊断的影响

4.4 算例分析

4.4.1 无噪声情况

4.4.2 有噪声情况

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文的主要工作及结论

5.1.1 本文主要工作

5.1.2 本文的结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文