7篇关于结构健康监测的计算机毕业论文

今天分享的是关于结构健康监测的7篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到结构健康监测等主题,本文能够帮助到你

基于BIM的结构健康监测可视化研究

这是一篇关于结构健康监测,BIM,可视化模块,数据分析算法设计,模型转换的论文, 主要内容为近几十年来,随着结构健康监测技术不断提高和完善,众多结构陆续建立了结构健康监测系统。然而,由于结构健康监测系统具有多学科交叉的特点,工程师单方面的设计和决策往往存在认知盲区和技术局限,致使传统结构健康监测系统存在建设成本高、分析能力弱、信息共享水平低等问题。BIM技术具有良好的协调性、模拟性、优化性、可视化功能,可构建包含项目全信息和全生命周期的健康监测管理系统,通过与BIM技术的结合,必将引起结构健康监测领域在信息化、智能化、协同化方向的巨大变革。本文对基于BIM技术的结构健康监测可视化进行深入研究,主要工作如下:(1)结合C#与T-SQL语句混合编程的方式,实现监测信息数据库SQL Server的开发与管理。利用应用编程接口Revit API开发监测信息可视化功能模块,分别为数据库集成管理模块、测点定位功能模块、监测数据表格显示模块、监测数据曲线显示模块、实时自动预警模块、邮件发送预警模块、监测数据处理分析模块、监测信息文档管理模块、有限元分析软件模型转换模块。(2)利用应用编程接口Revit API开发结构监测数据处理分析模块,基于BIM平台给予调用MATLAB的指令,在数学运算软件MATLAB平台编写结构健康监测的数据处理及分析算法,完成对结构监测数据的处理分析,再将分析处理后的监测数据写入数据库管理系统Microsoft SQL Server中,完成基于BIM平台的结构监测数据处理分析结果的调用与可视化查看。(3)应用Revit API二次开发作为Revit模型与ABAQUS结构分析模型转换的研究方法,分析BIM模型面向结构有限元分析模型转换思路和实现过程。将三层钢框架结构模型从Revit导入ABAQUS中,通过对比两计算模型的结构信息转换以及模型的前十阶模态参数,验证了模型转换程序信息传递一致性与正确性。(4)以三层钢框架结构实验建立了一个小型的基于BIM的结构健康监测系统,在钢框架上布设采集设备,采集结构的位移、加速度监测数据,针对数据的获取、采控、存储、处理分析以及可视化进行系统的研究。最终基于该实验的整体效果,验证基于BIM的结构健康监测可视化的可行性,考察各章节关键开发技术之间链接的有效性。

基于Lamb波的相位—脉位联合调制通信及能量传输方法研究

这是一篇关于结构健康监测,超声导波,Lamb波调制,数据通信,能量传输的论文, 主要内容为为适应高压、高温等特殊环境,机械设备常采用密闭金属薄壁箱体结构。在对这些设备进行结构健康监测时,需将传感器布置到设备内部的关键节点处,目前,内部传感器进行数据传输和能量供给时,常采用穿孔走线的方式,但该方式与结构的高密闭性需求相悖,并会造成结构疲劳寿命下降等问题。而Lamb波在板内传播时无需对结构进行破坏,因此将Lamb波应用于结构健康监测系统以实现传感器的无线数据通信和无线供能备受关注。在此背景下,本文提出了一种具有复合功能的结构健康监测系统,旨在实现传感器的无线数据通信和无线能量传输。本文通过推导Rayleigh-Lamb频率方程得到Lamb波的频散曲线,形象的揭示了Lamb波的频散特性和多模态特性。结合理想粘贴条件下的钉扎力模型,推导了板上表面的位移和应变表达式,得到了给定条件下的Lamb波调制的仿真结果。搭建实验平台,通过扫频实验得到Lamb波调制的实验结果。对比发现,两者在趋势上保持一致,最终选择500 k Hz和150 k Hz分别用于数据通信和能量传输。为了提高数据通信的速率,提出了一种信号调制-解调方案,从时域和频域两个角度对理论可行性进行推导。利用500 k Hz激励下得到的S0模态开展方案的可行性验证实验,经过同步码定位、区间划分、峰值提取等信号处理手段,成功对发送的序列信息进行重构。分析联合调制方案中参数对数据通信效果的影响,利用控制变量法开展相关实验,为参数的选择提供依据。分析基于Lamb波的能量传输的机电转换过程,结合阻抗共轭匹配条件和Smith圆图,设计了阻抗匹配网络,利用150 k Hz激励下得到的A0模态进行能量传输实验,对阻抗匹配电路的有效性进行验证。选择了一款高效的能量管理芯片,依据该款芯片设计能量管理电路。利用压电换能器阵列作为Lamb波的激励源,测试了能量管理电路的能量回收效率,搭配使用阻抗匹配电路后,电路的能量回收效率得到了极大的提高,电路输出功率达到m V级别。本文的研究可为基于Lamb波的结构健康监测系统的设计提供指导,同时也验证了利用Lamb波作为载体来实现数据通信和能量传输的可行性。

基于逆有限元法的某舱室结构变形监测系统开发

这是一篇关于结构健康监测,逆有限元法,变形重构,B/S架构的论文, 主要内容为结构健康监测是近年来船舶行业的研究热点,旨在通过有限信息反映结构的损伤程度,从而更好地评判及维护船舶航行安全性。船舶板件结构通常较为复杂,工程测试难度及成本消耗极大。本文基于逆有限元方法(inverse Finite Element Method,i FEM)开发了一套适用于船体典型舱结构的在线监测系统,通过结构典型位置处应变信息重构结构变形,从而评估其健康状态。具体内容如下:(1)基于Reissner-Mindlin板理论构建四节点板逆有限单元,推导出应变-位移转换方程。选取悬臂板、固支板及加筋板模型进行逆有限元重构研究,通过与有限元仿真结果进行对比,验证逆有限元方法的准确性与适用性。结果表明可以将逆有限元方法应用于结构监测系统,减少工程测试量,提升工作效率。(2)选取典型船舱结构搭建变形重构实验平台,在舱壁表面布置测点进行压力实验,采集不同工况下的应变及位移数据,将表面应变信息作为逆有限元程序的输入,得到设计工况下关键节点的重构变形值,对比验证了逆有限元算法对舱结构在监测过程中的可行性,为开发基于逆有限元方法的监测系统提供数据支撑及对比依据。(3)基于典型舱结构变形重构实验,将逆有限元法与软件技术结合,开发了一套结构健康监测系统。监测系统采用B/S架构实现前后端分离,通过Python科学计算库编写逆有限元程序,通过Echarts等技术绘制数据变化曲线,实现数据可视化功能,前后端通过Axios进行数据交互,通过Three.js展示舱结构变形重构云图。通过对比系统在设计工况下的节点重构值与变形重构实验结果,表明系统成功运行,实现了实时感知舱结构健康状态的功能。本文开发的适用于典型舱结构的监测系统不依赖于结构的自身特性与外界载荷信息,通过少量应变信息即可反演出结构变形,感知舱结构的健康状态,为典型舱结构健康状态监测的工程应用提供了新方法。

结构可视化健康监测系统开发与基于LSTM的预测预警方法研究

这是一篇关于结构健康监测,三维可视化,深度学习,长短期记忆神经网络,智能预测预警的论文, 主要内容为针对现有结构监测系统无法便捷地利用浏览器网页查看监测数据、无法在网页端上展示可交互的三维模型、监测数据的处理分析方式不够智能等问题。本文针对大跨度建筑结构的特点以及近年来计算机技术和BIM的发展,以武汉体育中心体育场为实际工程背景,进行了基于深度学习的结构可视化健康监测预警系统的研究和开发。具体的工作展开如下:(1)根据项目特点、目前研究存在的问题和目标系统性能三个方面的需求,进行了系统架构选型研究,确立了本系统的开发环境和系统总体架构。(2)利用前后端分离模式采用Vue.js、Three.js、Spring Boot等框架开发了网页版的三维模型可视化交互系统;使用Python结合Blender的方式,编写了传感器监测点自动化布置、可将模型缩小10倍的轻量化处理程序。实现了模型测点自动化布置及轻量化、监测数据列表显示及曲线展示、三维模型可视化交互及监测数据动态绑定、实时预测预警、数据管理及报告生成、项目及用户管理等一系列功能。(3)采用时序神经网络中的长短期记忆(LSTM)网络对数据进行训练学习,总结了工程结构构建LSTM模型特征矩阵的构建方法;使用单特征输入和多特征输入两种方式对应力监测数据进行了预测对比,结果表明:相较于单特征动辄超过20%的平均相对误差,使用多特征输入的LSTM模型的平均相对误差可以控制在10%以内,具有更佳预测效果。(4)对传统阈值预警法和允许误差限动态阈值预警法进行优化,提出了基于LSTM预测曲线的动态阈值双重预警机制,数值模拟实验结果证明:该预警方法可在结构无异常情况下有效减少误报并更精准发出普通超限预警;在结构出现异常后可更早发出结构异常预警。

超声导波主动结构健康监测系统的设计与实现

这是一篇关于结构健康监测,损伤识别,超声导波,检测系统的论文, 主要内容为工程结构是承载装备重量、实现载荷传递的关键部位,在工程实际应用阶段结构的安全性、可靠性是一项十分重要的指标。然而,在服役过程中受到交变载荷和环境侵蚀等因素的影响,结构中不可避免地产生损伤,导致结构强度及性能退化,严重时可能造成经济损失甚至人员伤亡,因此开展结构健康监测损伤识别系统的研究具有重要意义。相比其他检测技术,超声导波检测技术因其传播距离长、检测速度快、灵敏度高等优势广泛应用于结构健康监测领域。本文针对工程结构中损伤识别的需求,设计一款多通道、宽频带、高精度、高可靠性的超声导波主动结构健康监测系统,主要研究内容包括:(1)超声导波监测系统的原理和方案设计。首先,针对超声导波传播特性进行理论分析,对Lamb波的多模态特性和频散特性进行分析推导,分析了压电效应的能量转换方式,采用压电陶瓷换能器作为超声导波激励和接收的传感器。从总体设计角度,针对超声导波监测系统在工程应用中存在的问题,总结归纳了超声导波监测系统的功能设计需求,拟定性能指标参数,在此基础上制定了系统硬件和软件的总体设计方案。(2)超声导波监测系统硬件设计。针对单片式传感器性能差异大、引线困难等问题,为适用待测结构的复杂性,设计一种多传感器集成的传感智能层作为传感网络。基于超声导波监测系统的总体设计方案和性能指标的要求,研制了由信号发生模块、功率放大模块、通道切换模块、信号调理模块、数据采集模块、协同控制模块和电源模块组成的系统主机。针对系统要求完成各部分电路的选型设计,采用DDS技术实现激励信号的快速合成,采用功率放大电路与变压器升压电路实现高功率驱动,采用电子开关芯片实现激励接收通道切换和串扰抑制,采用高精度可调增益运放实现弱信号放大,采用双通道高速采集电路实现数据采集,采用多控制器协同工作方式实现底层逻辑控制。(3)超声导波监测系统软件设计。编写多控制器协同控制管理的下位机软件程序,主要负责驱动系统硬件,协调不同操作间的控制逻辑,进行系统的数据传输与时序控制,实现数据传输、信号发生、数据采集、通道切换、信号调理等功能。上位机软件集成损伤成像算法,主要包含硬件管理、传感器网络配置、信号预处理、损伤定位分析和数据管理等模块,具有传感网络自动搭建、采样信号数字处理、响应波形实时显示、损伤自动定位成像等功能。(4)超声导波监测系统测试与分析。针对本文设计的超声导波监测系统搭建测试平台,对系统的硬件性能、定位精度及复杂环境的可靠性进行测试。首先,对系统性能进行验证,验证系统在带宽范围内具有良好的激励信号输出和响应信号采集功能以及高速开关具有截断串扰的能力。在此基础上,通过复合材料板对系统开展定位实验,结果表明所设计的系统能够识别出损伤并准确定位,定位误差小于6.7mm。最后,对系统主机的可靠性进行测试,测试结果表明系统在复杂环境下能够稳定的工作。本文针对实际工程需求,研制了集传感智能层、系统主机、上位机软件于一体的超声导波监测系统,并开展实验对系统的性能指标、损伤定位效果及可靠性进行测试。所研制的超声导波监测系统具有较好的稳定性和环境适应性,在定位精度和复杂环境下工作方面具有明显优势,为工程结构在复杂工况下进行损伤检测提供一种解决方案。

基于BIM的结构健康监测可视化应用研究

这是一篇关于BIM,结构健康监测,可视化,运维管理的论文, 主要内容为自BIM技术传入中国,BIM技术在我国建筑业的发展中起到了很大的推动作用。BIM技术在我国的应用日益普及,使得智能化建设和运营管理成为一种新的发展趋势。为解决结构健康监测系统存在的可视化程度低的问题,本文研究了结构健康监测系统所涉及的有关理论,并对其所涉及的技术进行了研究和选择,以此为基础,结合实际工程,充分利用BIM技术的优势和特点,初步实现了结构健康监测系统的初步设计,为工程运维管理人员提供了一个可视化的系统,实现结构健康监测的可视化应用。本文主要研究内容如下:本结构健康监测系统选择Java EE企业级开发技术,后端开发的框架技术为SSM(Spring-Spring MVC-Mybatis),前端开发框架技术为j Query、Vue、Bootstrap、Layui、Element UI;根据实际工程项目结构健康监测需求,设置功能模块有用户管理模块、运维人员管理模块、可视化监测模块、系统设置模块。利用Revit软件进行建模,并且在结构健康监测系统中通过应用广联达BIMFACE轻量化引擎,实现弦支穹顶结构屋盖BIM模型在网页端的在线实时浏览。借助Echarts实现监测数据的可视化,可在网页实时查看监测数据。本文提供了该系统的构建过程以及开发思路等,可为今后结构健康监测可视化应用提供参考。