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总览 评价 严刚 * （ 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016； ） 摘要： 本文提出了一种基于粒子滤波和扩展有限元的方法，在存在模型误差和测量噪声等不确定性因素情况下，识别结构中损伤的位置和尺寸等参数。首先损伤识别被作为
严刚*
（
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016； ）
摘要：
本文提出了一种基于粒子滤波和扩展有限元的方法，在存在模型误差和测量噪声等不确定性因素情况下，识别结构中损伤的位置和尺寸等参数。首先损伤识别被作为贝叶斯状态估计问题来求解，损伤参数转换为结构系统的时不变状态变量，采用粒子滤波方法来对这些状态变量进行迭代估计。在迭代估计过程中，通过扩展有限元方法来对含损伤的结构进行建模，获得结构在给定载荷和边界条件下的响应，以用于与测量信息进行比较来更新状态变量。通过对裂纹和圆孔两种损伤形式的数值仿真研究，验证了所提出方法的有效性。
关键词：
工程力学，结构损伤识别，粒子滤波，扩展有限元
YAN Gang*
（
State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016； ）
Abstract：
This paper proposes an approach for identifying the location and size of the damage in structures using particle filter (PF) and the extended finite element method (XFEM), with considerations of the uncertainties from modeling error and measurement noise. The damage identification problem is first formulated as a Bayesian state estimation problem with parameters of the damage location and size as the unknown time-invariant state variables. A PF procedure is then developed to iteratively estimate these unknown state variables. During the identification process, XFEM is employed for modeling the structure with specific damages to obtain the structural responses under given loading and boundary conditions. These responses are compared with the measurement data to update the state variables. Numerical examples for structures with crack and circular void are performed to demonstrate the effectiveness of the proposed PF-XFEM damage identification method.
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