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| 內容簡介： |
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《结构健康监测数据科学与工程》系统地总结和阐述了结构健康监测数据科学与工程的理论、方法和应用的主要研究成果。第1～3章是数字信号处理分析的基础理论和数据压缩采集及无线传输算法；第4、5章是结构模态分析与识别方法；第6、7章是结构损伤识别和模型修正方法；第8、9章是车辆荷载识别与建模方法；第10章是基于监测数据的主梁安全评定方法；第11章是基于监测数据的拉索安全评定方法；第12、13章是风工程监测数据分析方法和地震损伤识别算法；第14章是结构健康监测的Benchmark模型。
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目录前言主要符号第0章 绪论 10.1 结构健康监测的研究与应用概况 10.1.1 传感技术 30.1.2 数据科学与工程 120.2 结构损伤识别与模型修正 230.2.1 模态参数识别 230.2.2 结构损伤识别 280.2.3 结构模型修正 400.3 结构健康监测数据分析建模与安全评定 440.3.1 监测数据分析 440.3.2 监测数据建模与安全评定 490.4 结构灾害监测数据分析与评估 570.4.1 结构风效应监测数据分析 570.4.2 结构地震非线性模型识别与评估 610.5 结构健康监测的Benchmark模型 660.6 结构健康监测系统的应用 690.6.1 桥梁结构 690.6.2 国家游泳中心 790.6.3 某高层建筑 810.6.4 结构健康监测管理软件系统平台 82第1章 数字信号的基础知识 861.1 傅里叶变换 861.2 离散信号的傅里叶变换与快速傅里叶变换 871.2.1 离散傅里叶变换 871.2.2 快速傅里叶变换 881.2.3 栅栏效应 881.2.4 频率分辨率 891.2.5 能量泄漏与加窗 901.3 采样定理 931.4 拉普拉斯变换 961.4.1 拉普拉斯变换的定义 961.4.2 拉普拉斯变换的函数微分性质 981.5 信号滤波与去噪 981.5.1 滤波 991.5.2 小波去噪 102第2章 数据压缩采样 1042.1 数据压缩采样的数学原理 1042.1.1 压缩感知问题描述 1042.1.2 稀疏性 1052.1.3 测量矩阵 1062.1.4 优化求解算法 1062.2 应用实例 1082.2.1 桥梁监测加速度压缩采样 1082.2.2 大跨空间结构监测加速度压缩采样 117第3章 无线传输数据丢失恢复算法 1213.1 无线传输数据丢失概述 1213.2 无线传输数据丢失恢复算法 1263.2.1 无测量噪声的数据丢失恢复算法 1263.2.2 有测量噪声的数据丢失恢复算法 1273.3 应用实例 1283.3.1 桥梁监测数据丢失恢复 1283.3.2 大跨空间结构监测数据丢失恢复 140第4章 结构模态分析理论基础 1444.1 单自由度结构的频响函数和脉冲响应函数 1444.1.1 线性黏滞阻尼动力系统 1444.1.2 线性结构阻尼动力系统 1484.1.3 频响函数*线性质 1504.1.4 不同荷载作用下结构频响函数和脉冲响应函数 1554.2 多自由度结构频响函数 1594.3 多自由度结构实模态频响函数和脉冲响应函数 1634.3.1 多自由度结构模态参数 1634.3.2 多自由度结构实模态频响函数与单位脉冲响应函数 1664.3.3 算例分析 1684.4 多自由度结构复模态频响函数 1744.4.1 线性黏滞阻尼动力系统 1744.4.2 线性结构阻尼动力系统 1794.4.3 复模态性质 1804.4.4 复模态频响函数及脉冲响应函数 1814.4.5 算例分析 184第5章 环境激励下结构模态参数识别方法 1885.1 频域分解法 1885.2 NExT法与ERA法 1925.2.1 NExT法 1925.2.2 ERA法 1955.3 随机子空间方法 2025.4 时变环境结构模态参数分析 2085.4.1 主成分分析方法 2085.4.2 神经网络建模方法 2125.5 应用实例 2145.5.1 结构健康监测系统概况 2145.5.2 结构模态参数识别结果 2155.5.3 环境因素与模态参数关系模型 222第6章 结构损伤识别方法 2336.1 基于模态参数的结构损伤识别方法 2336.1.1 基于频率的结构损伤识别方法 2336.1.2 基于振型的结构损伤识别方法 2356.2 结构损伤识别信息融合方法 2386.2.1 D-S证据理论 2386.2.2 Bayesian推理 2416.2.3 D-S证据理论与Bayesian推理的比较 2426.2.4 基于信息融合的结构损伤识别方法 2466.3 算例分析 2496.3.1 桥梁有限元模型 2496.3.2 结构损伤识别结果 250第7章 结构模型修正 2557.1 模态参数灵敏度方法 2557.1.1 结构模态参数灵敏度 2557.1.2 结构参数估计方法 2577.2 Bayesian概率方法 2617.3 应用实例 2647.3.1 斜拉桥子结构特征 2647.3.2 待修正结构参数 2687.3.3 修正结构参数 270第8章 车辆荷载极值模型与疲劳荷载谱 2738.1 车辆荷载监测数据特征 2738.2 随机过程概率模型与极值概率模型 2778.2.1 滤过Poisson过程与极值概率模型 2778.2.2 滤过Weibull过程与极值概率模型 2798.2.3 平稳二项随机过程与极值概率模型 2798.2.4 更新过程与极值概率模型 2818.3 基于监测数据的车辆荷载极值建模与概率模型 2848.3.1 截口分布概率模型 2848.3.2 到达时间概率模型 2878.3.3 极值概率模型数值计算方法 2888.3.4 应用实例 2918.4 基于监测数据的车辆疲劳荷载谱建模与模型 2988.4.1 中国车辆分类 2988.4.2 车辆疲劳荷载谱 3008.4.3 车流量预测Logistic方法 3028.4.4 应用实例 303第9章 车辆荷载时空分布识别与建模 3079.1 车辆荷载时空分布识别方法 3079.1.1 二值图像形态学方法 3089.1.2 车辆图像识别 3109.1.3 车辆定位 3189.2 车辆荷载随机场建模 3209.2.1 马尔科夫随机场理论基础 3219.2.2 联合树算法 3239.2.3 车辆荷载随机场模型 3269.3 应用实例 3289.3.1 车辆荷载识别 3289.3.2 车辆荷载建模 330第10章 基于监测数据的主梁安全评定方法 33410.1 应变监测数据特征 33410.1.1 钢筋混凝土桥梁 33410.1.2 钢桥 33710.2 应变监测数据的解耦 34010.2.1 趋势项应变解耦方法 34010.2.2 混凝土收缩与徐变应变解耦方法 34310.3 基于监测应变的结构承载力极限状态安全评定 34810.3.1 关键构件荷载效应概率模型 34910.3.2 关键构件抗力衰减模型 35810.3.3 结构承载力极限状态可靠度评估方法 35910.3.4 应用实例 36110.4 基于监测应变的钢箱梁疲劳累积损伤评估方法 36510.4.1 钢材疲劳累积损伤基础理论 36510.4.2 钢箱梁构造细节疲劳寿命*线 36810.4.3 钢箱梁疲劳荷载效应谱计算方法 37010.4.4 应用实例 371第11章 基于监测数据的拉索安全评定方法 37311.1 拉索时变索力识别方法 37411.1.1 索力监测数据特征 37411.1.2 时不变索力识别方法 37911.1.3 时变索力识别方法 38111.1.4 算例分析 38611.2 承载力极限状态评估方法 39611.2.1 拉索时变抗力模型 39611.2.2 荷载效应极值模型 40211.2.3 时变承载力极限状态安全评定 40411.2.4 应用实例 40611.3 基于S-N*线的拉索疲劳累积损伤评估与寿命预测方法 41611.3.1 高强钢丝疲劳寿命预测模型 41611.3.2 拉索疲劳寿命预测模型 41811.3.3 拉索疲劳荷载效应谱计算方法 41911.3.4 应用实例 42011.4 拉索疲劳累积损伤与寿命预测的断裂力学方法 43211.4.1 高强钢丝断裂力学基本理论 43211.4.2 高强钢丝腐蚀疲劳退化模型 43411.4.3 拉索疲劳寿命评估方法 437第12章 大跨度桥梁风和风效应监测数据分析 43912.1 风与风效应监测系统设计方法 43912.2 风场监测数据分析方法 44212.2.1 平均风速 44212.2.2 风速剖面 44312.2.3 脉动风湍流强度与湍流积分尺度 44412.2.4 脉动风速功率谱 44612.2.5 阵风因子 44812.2.6 脉动风的空间相关性 44912.2.7 风场展向不均匀性 44912.3 风压场与绕流场监测数据分析方法 44912.3.1 风压场 44912.3.2 绕流场 45112.4 主梁涡激振动监测数据分析方法 45512.4.1 涡激振动判别条件 45612.4.2 涡激振动特征 45612.5 主梁抖振响应监测数据分析方法 45812.6 斜拉索涡激振动监测数据分析方法 45912.6.1 平均风速的空间变换关系 45912.6.2 斜拉索涡激振动起振风况分析 45912.6.3 斜拉索涡激振动参与模态的估计方法 46112.7 应用实例 146212.7.1 某大跨度悬索桥风与风效应监测系统 46212.7.2 风场监测数据与分析 46612.7.3 风压场与绕流场监测数据与分析 47212.7.4 主梁涡激振动监测数据与分析 47712.7.5 主梁抖振监测数据分析 48012.8 应用实例 248412.8.1 某大跨度斜拉桥及斜拉索涡激振动监测系统概况 48412.8.2 斜拉索涡激振动监测数据分析 485第13章 结构地震反应监测数据分析与损伤识别 48913.1 地震地面运动和结构地震反应监测数据分析 48913.1.1 地震地面运动工程特性分析 49013.1.2 结构地震损伤快速分析方法 50113.2 基于数据驱动的结构非线性损伤定位方法 50813.2.1 识别方法 50813.2.2 算例分析 51113.3 结构非线性模型参数识别方法 52013.3.1 识别方法 52013.3.2 算例分析 52213.4 基于完备集的结构非线性模型及其参数识别方法 53013.4.1 识别方法 53013.4.2 算例分析 533
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