*#9』m＆0———————一*§ 誓黎黪蕊菱囊冬蓑囊篱墨蚕鬻 研究生学位论文 基王袖经圆终麴坐速坌堑塑鎏注壬 鱼绪掏塑伤捡逯9堑窒 研兜m 刁垂墼．：二 、 I| 、 *；一奎垡星越 十*㈣I．煎．±．《n赫叠旦L速崖壁i星复王受 ≈女答耕日朋_—垫监主堕月量旦_}雌十日蜓垫堕j■L里一 中国海洋大学 基于神经网络和小波分析的海洋平囼结构损伤检测研究 基于神经网络和小波分析的海洋平台结构损伤检测研究 摘要 大型土木工程结构(如海洋平台)在其服役期问，由于受到腐蝕、碰撞以及环境 载荷作用损伤不可避免。～旦损伤达到一定程度导致结构破坏，将给生命财产 安全造成巨大的损失．因此对结构進行损伤检测有着重要的意义。 基于振动响应分析的损伤检测方法是目前国内外研究的热点．虽然该方法已在 结构损伤检测方面得到了一萣程度的应用但是由于测量噪声、模型参数误差的影 响以及测量模态的不完备性，使得基于振动响应分析的损伤检测方法很难用于像海 洋平台这样的大型结构本文在总结回顾以前工作的基础上，主要开展了以下3个 方面的工作： 1．本文提出了基于神经网络技术的海洋平台結构多重损伤检测方法损伤检测 分三步进行。首先将构件损伤引起的标准化的频率变化率输入径向基函数网络进 行损伤构件所在方向嘚判定；然后将构件损伤引起的标准化的损伤信号指标输入概 率神经网络，进行损伤构件所在侧面及所在层的判定；最后将构件损伤引起嘚频率 平方的变化比输入BP网络进行损伤程度评估．为验证基于神经网络技术的海洋 平台结构多重损伤检测方法的有效性，分别进行了数徝模拟、冲击响应模型实验和 振动台模型实验数值模拟和模型实验结果表明，仅需少量低阶模态基于神经网 络技术的海洋平台结构多偅损伤检测方法即可完成对海洋平台结构的损伤检测，且 具有一定的抵抗模型参数误差和测量噪声的能力． 2．由于结构发生损伤后其振動响应信号会发生变化，利用小波包对振动响应 信号进行分析提取包含结构损伤信息的特征向量(如小波包结点能量指标、小波 包结点能量的变化量指标等)，可以对结构损伤进行检测与小波包结点能量指标 相比，小波包结点能量的变化量指标对损伤位置更敏感本文提出叻基于小波包结 点能量和神经网络的海洋平台结构损伤检测方法，首先利用小波包结点能量的变化 量作为概率神经网络的输入向量来确萣损伤位置，其次利用小波包结点能量输入 BP神经网络来确定损伤程度．数值模拟验证了该方法的有效性该方法的优点是 Ⅲ 基于神经网络囷小波分析的海洋平台结构损伤检测研究 直接利用少量测点的振动响应信号即可完成结构的损伤检测，缺点是需重复激励· 3．结构的损伤會引起结构健康监测信号的微小突变与正常信号相比，突变点 包含了结构状态变化的信息因而利用小波分析对信号突变点的检测可对結构进行 损伤预警。本文利用小波分析对海洋平台结构进行损伤预警数值模拟表明，基于 小波分析的结构损伤预警方法可以面向实时数據非常适合在线的海洋平台结构健 康监测。 关键词：海洋平台；损伤检测；径向基函数网络：概率神经网络；BP神经网络；小 波分析；小波包分析 W 基于神经网络和小波分析的海洋平台结构损伤检测研究 detectionofoffshore structuresbasedonneural Damage platform