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原文传递结构损伤诊断指标窄域特性及其在桥梁中的应用研究

论文题名：	结构损伤诊断指标窄域特性及其在桥梁中的应用研究
关键词：	桥梁;结构损伤识别;结构损伤诊断指标;窄域特性;指标重构
摘要：	实际运营的桥梁结构往往受到多种环境因素的耦合作用，如何准确识别时变环境下桥梁结构损伤是具有挑战性的难题。针对这一难题，提出环境影响下结构损伤诊断指标的窄域特性，即环境影响下结构损伤诊断指标的相互关联性。分别从结构损伤诊断指标的线性与非线性窄域特性、基于窄域特性的结构损伤识别方法、面向窄域目标的结构损伤诊断指标重构方法等方面开展了系统研究，主要研究内容包括：　　针对时变环境下桥梁结构的损伤识别问题，研究了基于隐含环境变量的结构损伤识别算法原理，讨论了隐含环境变量法的影响因素及适用条件，归纳了结构损伤诊断指标相关性与方差对隐含环境变量法的影响规律，提出了结构损伤诊断指标的窄域特性，构建了结构损伤诊断指标的线性窄域判别因子。　　对于如何利用线性窄域特性提高桥梁结构损伤识别准确性的问题，分析了隐含环境变量法结构损伤诊断指标的影响因素，构建了基于变分模态分解的结构损伤诊断特征降噪算法，探索了线性窄域特性对所提算法降噪效果的影响规律，提出了基于线性窄域特性的结构损伤识别方法；分别采用桥梁结构数值算例与实际桥梁结构算例，验证了所提方法对提高桥梁结构损伤识别概率的有效性。　　面对非线性相关桥梁结构损伤诊断指标的损伤识别问题，讨论了基于线性假设与核理论损伤识别方法的局限性，探索了环境影响下非线性相关损伤诊断指标的函数依赖性表示方法，提出了结构损伤诊断指标的非线性窄域特性；研究了非线性相关结构损伤诊断指标分段线性化的方法，建立了基于非线性窄域特性的结构损伤诊断方法，并验证了所提方法对损伤诊断指标合理线性化分类以及对提高桥梁结构损伤识别效率的有效性。　　针对不具备窄域特性的损伤诊断指标重构问题，研究了多项式核函数的非线性映射对损伤诊断指标相关性的影响机制，归纳分析了该非线性映射下线性相关损伤诊断指标的相关性变化规律，提出了基于多项式核函数显式映射的线性相关损伤诊断指标重构方法；探索了低维流形对非线性相关损伤诊断指标的特征提取能力，构建了环境影响下损伤诊断指标的低维嵌入流形提取方法，分析了流形学习逆运算对非线性相关损伤诊断指标的空间分布影响，提出了基于局部切空间排列的非线性相关损伤诊断指标重构方法；采用桥梁结构数值模拟算例，验证了上述所提结构损伤诊断指标重构方法的有效性。　　上述研究成果对于进一步开展结构损伤诊断指标窄域特性的实际工程应用，提高时变环境下桥梁结构损伤识别的准确性，拓展窄域特性对不同类型结构损伤诊断指标的适用性具有一定指导意义。
作者：	杨昌熙
专业：	土木工程
导师：	Dionisio P.Bernal;刘洋
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2021