模态测试中传感器优化布设的初步研究

传感器系统是桥梁结构健康监测系统的重要组成部分之一。理论上讲,传感器的数量越多,就能够获得更全面的结构响应信息,但是由于经济和结构运行状态等方面的原因,在整座桥梁上安装大量的传感器既不可能也不现实。为了使用尽可能少的传感器,来获取最可靠及最全面的桥梁健康状况信息,必须对传感器进行最优布设,从而实现对结构状态改变信息的最优采集。 本文首先详细介绍了桥梁健康监测中的传感器优化布设方法和优化布设准则,并对它们的有缺点进行了详细的描述。 基于MAC矩阵最大非对角元趋于最小的优化布设方法能够取得比较理想的优化结果。在本文中,第三章介绍了一种基于有限元分析软件ANSYS和MAC矩阵的传感器优化布设方法,基于此概念编写MATLAB计算程序。并分别对一桥墩和简支梁的前八阶振型进行了优化布设,结果表明,该方法能取得较为理想的优化效果。与传统的逐步累积法相不同的是,该方法不需要给定初始的测点布设位置。 本文的第四章详细地介绍了具有解析解的简支梁和悬臂梁动态测试传感器的布设方法,该方法以MAC矩阵中非主对角线元素之和作为目标函数,以传感器的布置位置为设计变量,以单个非主对角线元素为约束条件。并在此基础上编写了MATLAB计算程序。