空间杆系结构重要监测杆件确定方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请涉及一种空间杆系结构重要监测杆件确定方法、装置及设备，属于土木工程结构健康监测传感器测点位置选择技术领域，该方法通过对获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，多指标进行分析，基于多目标遗传算法综合考虑多角度分析的杆件重要性差异确定重要杆件，基于选取的重要杆件对结构整体的状态进行评估，从而为结构健康监测测点位置的选择提供指导建议。通过本申请提供的技术方案有助于实现结构中重要杆件选取，能综合考虑多角度分析的重要杆件存在差异的问题，从而为结构健康监测测点位置的选择提供指导建议。

【技术实现步骤摘要】
空间杆系结构重要监测杆件确定方法、装置及设备
本申请属于土木工程结构健康监测传感器测点位置选择
，具体涉及一种空间杆系结构重要监测杆件确定方法。
技术介绍
在土木工程中，各个结构在服役期间的安全性能，直接关系着建筑结构的安全。在现有技术中，通常通过结构健康监测，获取结构中重要杆件的响应，基于响应数据的分析来保证结构服役过程的安全。然而，结构杆件繁多、受力复杂，不同角度分析的重要杆件位置存在差异，造成重要杆件选取的困难，影响传感器位置选择，不利于结构安全评估。在现有技术中，国内外学者对结构中重要杆件的研究，包括在无荷载的条件下以及在有荷载的情况下的研究。对于无荷载条件的研究，基于结构本身固有的特点，利用结构刚度矩阵构造相关评价杆件重要性的系数。有学者用平衡力系施加于破坏的杆件两端以维持破坏杆件位置的协调关系，通过最小势能原理，基于刚度矩阵的变换计算出的平衡力，以所需平衡力的大小评价杆件重要性。由于需要通过刚度矩阵进行具体的运算，目前的研究通过简单平面结构或小型网架进行论证分析，还并未结合结构刚度分析的杆件重要性在实际荷载工况下的物理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间杆系结构重要监测杆件确定方法，其特征在于，包括：/nS1、分别获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，并根据所述刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，获取杆件重要系数总矩阵；/nS2、采用{0,1}字符编码表示杆件的选取方案，根据选取的杆件数量获取随机杆件位置的初始方案集，所述初始方案集内的每个方案上设置有方案编码；/nS3、依据所述方案编码，基于所述杆件重要系数总矩阵，获取选取方案对应的两个目标函数，获取最优的所述方案编码；/nS4、运用多目标遗传算法进行选取杆件的最优的方案编码的目标函数迭代计算，由所述...

【技术特征摘要】
1.一种空间杆系结构重要监测杆件确定方法，其特征在于，包括：
S1、分别获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，并根据所述刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，获取杆件重要系数总矩阵；
S2、采用{0,1}字符编码表示杆件的选取方案，根据选取的杆件数量获取随机杆件位置的初始方案集，所述初始方案集内的每个方案上设置有方案编码；
S3、依据所述方案编码，基于所述杆件重要系数总矩阵，获取选取方案对应的两个目标函数，获取最优的所述方案编码；
S4、运用多目标遗传算法进行选取杆件的最优的方案编码的目标函数迭代计算，由所述初始方案集获取优化后的Pareto优化方案集；
S5、计算所述Pareto优化方案集中各方案目标函数距离所有目标函数平均值的距离，以距离最小值确定最终方案编码；
S6、根据所述最终方案编码“1”字符的位置，确定所选重要杆件的位置编号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚度重要性指标包括构形易损性指标，所述稳定性重要性指标包括稳定承载力退化指标，所述耗能重要性指标包括应变能耗散指标，所述强度重要性指标包括平均应力比指标；
所述S1、分别获取目标结构中各杆件的刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，并根据所述刚度重要性指标、稳定性重要性指标、耗能重要性指标及强度重要性指标，获取杆件重要系数总矩阵，包括：
根据极差法，对所述构形易损性指标、稳定承载力退化指标、应变能耗散指标及平均应力比指标进行归一化处理，获取目标构形易损性指标、目标稳定承载力退化指标、目标应变能耗散指标及目标平均应力比指标，获取所述杆件重要系数总矩阵。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构形易损性指标的获取包括：
将目标结构的结构整体刚度矩阵K划分为结构的N个节点的子矩阵：



式中，Kkk为节点jk相关刚度矩阵；
获取所述节点jk的构形度qk，所述节点jk的构形度qk为：
qk＝det(Kkk)＝|Kkk|(2)
所述目标结构的整体结构的构形度Q(S)为：



分离系数γi为：



式中，Q(S′)为杆件i失效后结构整体的构形度；
相对破坏需求Dri为：






式中，Di为杆件i的破坏需求，l为杆件总数；
则所述构形易损性指标为：



所述稳定承载力退化指标βi为：



式中，Pi为第i根杆件破坏后结构稳定承载力，P0完整结构稳定承载力；
所述应变能耗散指标的获取方法，包括：
获取地震作用下，所述目标结构全过程产生的应变能总和E为：



其中，
式中，Es(t)为t时刻所有杆件的应变能，为t时刻第j杆件的应变能；
第i根杆件对应的应变能耗散指标ηi为：



式中，Ei为第i根杆件失效后，地震作用下结构产生的应变能，E0为无杆件失效，地震作用下结构产生的应变能；
所述平均应力比指标的计算包括：
杆件j应力比θjmax为：



式中，σjmax为杆件j的最大正应力，fy材料屈服强度；
第i根杆件对应的平均应力比指标αi为：





4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据极差法，对所述构形易损性指标、稳定承载力退化指标、应变能耗散指标及平均应力比指标进行归一化处理，获取的目标构形易损性指标、目标稳定承载力退化指标、目标应变能耗散指标及目标平均应力比指标，包括：






其中，ξ表示四个分析角度的指标符号β、η、α，ξ′表示归一化处理后的指标β′、η′、α′；
式中，ξmax、ξmin为ξi代表的l个指标中的最大值、最小值；
易损...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，滕军，黄河，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44