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基于人工鱼群算法的结构损伤识别
| 论文题名： | 基于人工鱼群算法的结构损伤识别 |
| 关键词： | 桥梁结构;损伤识别;人工鱼群算法;觅食行为双策略 |
| 摘要： | 桥梁在投入使用后，随着使用年限的增长，常常会存在结构损伤，损伤的发展和积累使得桥梁结构存在很大的安全隐患。近年来，桥梁及房屋安全事故时有发生，造成人员伤亡及巨大的经济损失，主要原因是在役结构的损伤未能尽早发现及科学合理的维护。因此，对在役结构进行损伤识别具有重要的现实意义。 本文首先阐述了基于振动实验的损伤识别方法和基于鱼群智能算法的发展现状。然后通过觅食行为双策略和Fmincon非线性解来改进人工鱼群算法，并将改进算法的损伤识别结果与传统鱼群算法的识别结果进行对比分析，验证算法改进的有效性。随后，通过振动实验来识别结构的模态参数，并用有限元软件的分析结果进行了对比研究。最后，运用改进的人工鱼群算法进行了不同损伤工况的损伤识别，验证了鱼群算法在结构损伤识别的可行性。本文研究工作及主要研究结论如下： (1)对人工鱼群算法进行改进研究，将鱼群算法进行了觅食行为的双策略改进和引入Fmincon非线性解改进。运用标准Sphere函数和一个两跨连续梁的Matlab仿真程序进行算法测试，结果显示，改进后的鱼群算法收敛速度和收敛精度都有较大的提高。 (2)对比研究基于振动测试的结构模态参数识别方法。运用三种测试方法对一根长2.5m的简支钢梁进行了实验，识别钢梁的频率和振型，将实验结果与Sap2000仿真分析结果进行对比分析，验证了使用单点激振、多点拾振进行实验和PolyLSCF法提取的数据准确度最高，并为后续损伤识别提供更精确的数据奠定基础。 (3)对人工鱼群算法及改进算法识别损伤的准确性进行对比分析。基于实验识别的钢梁结构振型和频率，对比研究人工鱼群算法和改进算法识别结构损伤的有效性和准确性。将识别结果与理论结果进行比较。对比结果显示，鱼群算法在实际结构损伤识别中能较准确识别损伤，改进的人工鱼群算法能更精确的识别出损伤，大大提高了损伤检测精度。 |
| 作者： | 蔡玉杰 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 黄民水 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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