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基于时域贝叶斯的板式无砟轨道CA砂浆层损伤识别
| 论文题名： | 基于时域贝叶斯的板式无砟轨道CA砂浆层损伤识别 |
| 关键词： | 铁路线路;板式无砟轨道;CA砂浆层;损伤识别;时域贝叶斯 |
| 摘要： | 本文针对板式无砟轨道CA砂浆层脱空损伤隐蔽难探测问题，基于冲击荷载作用下无砟轨道结构的动态响应数据，根据贝叶斯模型修正和模型选择理论，提出了一种基于时域贝叶斯的无砟轨道CA砂浆层损伤识别方法。论文通过数值分析和实验验证，系统地研究了基于拉普拉斯贝叶斯和蒙特卡洛贝叶斯的CA砂浆层损伤识别方法，为不确定性的损伤识别方法应用于高速铁路领域奠定了理论基础。 论文主要研究内容和贡献如下： （1）针对无砟轨道CA砂浆层是板式结构的特点，将贝叶斯模型选择理论进行拓展，提出了针对板式结构的两阶段贝叶斯模型选择算法。 （2）针对贯通损伤工况，论文假设模型修正是可识别问题，采用了一种基于拉普拉斯贝叶斯的CA砂浆层损伤识别方法。通过识别CA砂浆层弹性模量模型参数的最可能值，对CA砂浆层的损伤位置和程度进行识别；采用海瑟矩阵估计模型参数的协方差矩阵以评估模型的不确定性。论文采用弹性模量折减法模拟损伤，开展了CA砂浆层不同损伤工况的数值研究，结果表明所提方法能够识别CA砂浆层的贯通损伤。此外，论文基于无砟轨道结构实验室模型开展了实验验证工作，并定量研究了不同传感器数量下模型参数的后验不确定性的变化规律，研究表明即使仅使用一个传感器的响应数据，识别的参数不确定性均保持在可接受的水平。 （3）针对非贯通损伤工况，以及可能出现的不可识别模型修正问题，论文采用了一种基于蒙特卡洛贝叶斯的CA砂浆层损伤识别方法。通过蒙特卡洛贝叶斯模型修正获得位于重要性区域的离散样本，并计算CA砂浆层各区域不同损伤程度的损伤概率，以损伤程度的累积分布函数实现CA砂浆层损伤位置和程度识别。此外，通过核密度估计推导模型参数的后验概率密度函数分布以定量评估模型的不确定性。论文分别开展了数值分析和实验验证工作，结果表明论文所提方法能够识别CA砂浆层的损伤位置、提供损伤程度的概率分布信息和评估模型参数的不确定性水平。 |
| 作者： | 沈易军 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 胡琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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