结构健康监测Benchmark问题介绍
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结构健康监测Benchmark问题介绍
淡丹辉
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 结构健康监测问题分野 基于振动 测量的结构健康监测问题的难点 IASC-ASCE 结构健康监测（SHM）研究组 UBC Benchmark结构实验研究 第I阶段的Benchmark分析研究 第II 阶段的Benchmark分析研究
程序构成
Datagen.m 主程序 cal_model.m 形成结构的系统矩阵 cal_resp.m 计算测量自由度上的时域加速度反应 chkboxdlg2 chkbox2 draw3d NJ_integrator.mdl 用Nigham-Jennings积分算法实现时域加速 度反应的计算。为SimuLink 模型
5.2 有关第一阶段Benchmark问题的学术活动
Conference Session at 14th ASCE EngineeringMechanicsSpecialty Conference, May 21-24, 2000. Conference Session at ASME-ASCE Joint Mechanics and Materials Conference, June 27-29, 2001. Conference Session at 3rd International Workshop on Structural Health Monitoring, June 27-29, 2001. Other Conference Papers Prepared by Committee Members: R. Rodriguez and L. Barroso "Stiffness-Mass Ratios Method for Baseline Determination and Damage Assessment of a Benchmark Structureg", American Control Conference, Anchorage, Alaska, May 8-10, 2002.
4. UBC Benchmark结构实验研究
4.1 实验结构
4层2×2跨加撑钢框架结构
4.2 实验数据设备
1) 数据采集系统
三套独立数据采集设备:
DasyLab:16 channels at all times. Labview:14 or 15 channels Siglab:4 channels
3. IASC-ASCE 结构健康监测（SHM）研究组
1996 International Workshop on Structural Control 会议上 提议组建欧洲、亚洲、和美国3个有关SHM的研究小组, 并由 Chen倡导建立Benchmark结构,以便进行各种技术 的直接比较。 在IASC和ASCE的联合资助下成立美国SHM研究小 组， 1999年第一次IASC&ASCE研究小组会议决定将 美国小组第一个研究的重点集中在建立一个定义良好 的基准（Benchmark）问题 上； 1998年Black&Ventura提出了Benchmark结构，并建造 于UBC，Canada. 实验进行于2000年7/19~21日。 给出了两个阶段的UBC结构的分析模型。
采集持续时间6分钟,从结构无激励状态开始启动采集系统,然后开始加激励 各系统采集的数据不同,所对应的传感器 2). 试验传感器 3). 激励 4). 结构质量块 5). 辅助质量块 6). 结构支撑
4.2 实验数据设备
4.3 实验数据设备布置 4.4 实验数据纪录 A. 目录结构(见下图) B. 变量组织 C.变量在MATLAB中的调用格式:
1. 结构健康监测问题纵览
考察上述结构健康应持有的几个角度:
从力学问题的三要素角度分析该技术属于四类力学问 题中的哪一类; 从欲考察的技术所依据的基本物理量的可测性角度来 看该技术的可用性; 从欲考察的技术所依据的基本假设在实际中的满足程 度来衡量该技术的实际表现; 从欲考察技术的计算复杂性上看其与实时性要求的冲 突程度;
5.3 Datagen介绍
版本演变
Datagen version 2001.10.04 Datagen version 2001.05.31 (5/31/2001) Datagen version 2001.03.31 (with damage pattern 6) (3/31/2001) Please download datagen 2000.ຫໍສະໝຸດ Baidu.27 (8/27/2000) Datagen version 2000.08.21 (with damage pattern 5) (8/21/2000)
2. 基于振动 测量的结构健康监测问题的难点
模态特征对局部损伤相当迟钝，频率和振形的变化很 小； 输入信号含噪音，并且受频率带宽的限制，所以只有 少数低阶模态被充分地激励进而言之得以辩识。在土
木工程结构的许多实例中，输入的信号已到了不能用的程度（自然发 生的环境激励所导致）；
输出信号也受到噪音的污染，只能包含模态的有限集 合的信息（有代表性的低频模态）。 传感器数目也是有限的，所以运动的空间分布情况并 不能完全获知； 频率和模态的变化不能显示结构的枝节物理参数的变 化。
>> time = [1:length(dasy.DA04)]/fsdasy; >> plot(time,dasy.DA04);
5.第I阶段的Benchmark分析研究
5.1 简介 第一阶段是benchmark问题的起步阶段，研究集中在 UBC结构的分析模型上。 建立了两种分析数学模型:一个12自由度模型和一个 120自由度模型； 针对该分析模型,模拟了各种不同的损伤想定(剧情)； 在模拟中既考虑了激励已知的情况也考虑了激励未知 的情况。 研究者可以用他们的方法来分析这些分析数据。分析 是通过数值计算进行的，用Matlab实现，主函数为 Datagen.m,模拟的数据可直接在Matlab环境下应用。
淡丹辉
主要内容
1. 2. 3. 4. 5. 6. 结构健康监测问题分野 基于振动 测量的结构健康监测问题的难点 IASC-ASCE 结构健康监测（SHM）研究组 UBC Benchmark结构实验研究 第I阶段的Benchmark分析研究 第II 阶段的Benchmark分析研究
程序构成
Datagen.m 主程序 cal_model.m 形成结构的系统矩阵 cal_resp.m 计算测量自由度上的时域加速度反应 chkboxdlg2 chkbox2 draw3d NJ_integrator.mdl 用Nigham-Jennings积分算法实现时域加速 度反应的计算。为SimuLink 模型
5.2 有关第一阶段Benchmark问题的学术活动
Conference Session at 14th ASCE EngineeringMechanicsSpecialty Conference, May 21-24, 2000. Conference Session at ASME-ASCE Joint Mechanics and Materials Conference, June 27-29, 2001. Conference Session at 3rd International Workshop on Structural Health Monitoring, June 27-29, 2001. Other Conference Papers Prepared by Committee Members: R. Rodriguez and L. Barroso "Stiffness-Mass Ratios Method for Baseline Determination and Damage Assessment of a Benchmark Structureg", American Control Conference, Anchorage, Alaska, May 8-10, 2002.
4. UBC Benchmark结构实验研究
4.1 实验结构
4层2×2跨加撑钢框架结构
4.2 实验数据设备
1) 数据采集系统
三套独立数据采集设备:
DasyLab:16 channels at all times. Labview:14 or 15 channels Siglab:4 channels
3. IASC-ASCE 结构健康监测（SHM）研究组
1996 International Workshop on Structural Control 会议上 提议组建欧洲、亚洲、和美国3个有关SHM的研究小组, 并由 Chen倡导建立Benchmark结构,以便进行各种技术 的直接比较。 在IASC和ASCE的联合资助下成立美国SHM研究小 组， 1999年第一次IASC&ASCE研究小组会议决定将 美国小组第一个研究的重点集中在建立一个定义良好 的基准（Benchmark）问题 上； 1998年Black&Ventura提出了Benchmark结构，并建造 于UBC，Canada. 实验进行于2000年7/19~21日。 给出了两个阶段的UBC结构的分析模型。
采集持续时间6分钟,从结构无激励状态开始启动采集系统,然后开始加激励 各系统采集的数据不同,所对应的传感器 2). 试验传感器 3). 激励 4). 结构质量块 5). 辅助质量块 6). 结构支撑
4.2 实验数据设备
4.3 实验数据设备布置 4.4 实验数据纪录 A. 目录结构(见下图) B. 变量组织 C.变量在MATLAB中的调用格式:
1. 结构健康监测问题纵览
考察上述结构健康应持有的几个角度:
从力学问题的三要素角度分析该技术属于四类力学问 题中的哪一类; 从欲考察的技术所依据的基本物理量的可测性角度来 看该技术的可用性; 从欲考察的技术所依据的基本假设在实际中的满足程 度来衡量该技术的实际表现; 从欲考察技术的计算复杂性上看其与实时性要求的冲 突程度;
5.3 Datagen介绍
版本演变
Datagen version 2001.10.04 Datagen version 2001.05.31 (5/31/2001) Datagen version 2001.03.31 (with damage pattern 6) (3/31/2001) Please download datagen 2000.ຫໍສະໝຸດ Baidu.27 (8/27/2000) Datagen version 2000.08.21 (with damage pattern 5) (8/21/2000)
2. 基于振动 测量的结构健康监测问题的难点
模态特征对局部损伤相当迟钝，频率和振形的变化很 小； 输入信号含噪音，并且受频率带宽的限制，所以只有 少数低阶模态被充分地激励进而言之得以辩识。在土
木工程结构的许多实例中，输入的信号已到了不能用的程度（自然发 生的环境激励所导致）；
输出信号也受到噪音的污染，只能包含模态的有限集 合的信息（有代表性的低频模态）。 传感器数目也是有限的，所以运动的空间分布情况并 不能完全获知； 频率和模态的变化不能显示结构的枝节物理参数的变 化。
>> time = [1:length(dasy.DA04)]/fsdasy; >> plot(time,dasy.DA04);
5.第I阶段的Benchmark分析研究
5.1 简介 第一阶段是benchmark问题的起步阶段，研究集中在 UBC结构的分析模型上。 建立了两种分析数学模型:一个12自由度模型和一个 120自由度模型； 针对该分析模型,模拟了各种不同的损伤想定(剧情)； 在模拟中既考虑了激励已知的情况也考虑了激励未知 的情况。 研究者可以用他们的方法来分析这些分析数据。分析 是通过数值计算进行的，用Matlab实现，主函数为 Datagen.m,模拟的数据可直接在Matlab环境下应用。