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第一篇对土木工程认识论文范文参考：土木工程结构系统辨识的统计方法研究
土木工程投资在国民经济中占重要部分,土木工程的安全运行直接关系到国家财产与人民生命的安全,因此,有必要对土木工程结构,进行面向健康监测与损伤检测的系统辨识.同时,土木工程体系复杂,规模巨大,长期监测会产生复杂的数据结构与海量的数据总体,结构内在材料属性的离散性与环境外在干扰的随机性使数据多重不确定性,而现有计算条件的限制以及即时反馈的要求,使辨识只能基于有限样本.由此,传统系统辨识方法至少可能存在以下不足:采用简单的分组标志来描述复杂的数据结构,采用确定性的知识来描述不确定性的系统,采用定性的分析来判断定量的结构参数变化,采用无限样本学习理论来预测有限样本总体,采用通用坐标来描述系统局部特征.因此,本文引入统计方法进行分析,具有重要的理论意义与工程应用价值.
本文结合了结构振动、统计方法、系统辨识等领域研究基础,基于对结构响应数据本质进行统计解释的新视角,提出了间接辨识与统计辨识的新问题,并运用了多种新方法来解决所提出的问题.研究内容分为结构响应数据的获取、基于结构响应的系统辨识、结构响应系统辨识的统计方法三个部分,共8章,主要研究成果如下:
1)提出了土木工程结构系统辨识统计方法的定义:基于结构响应数量关系的计量及其分析,从定量认识总体现象(包括结构的激励输入与响应输出)的角度,来收集、归类、分析、解释结构响应数据,探索系统输出数据中内在的数量规律性,由此对数据本质进行描述与推断,凸现出所关注的结构特征,从而实现系统辨识.
2)获取了某3层框架模型与一类运营桥梁结构模型的动力响应数据:通过理论推导、数值计算,以及对不同构件的试验研究,获取了框架结构与运营桥梁结构的响应数据.基于不同结构的特点,进行了动力响应分析.
3)对某3层框架模型与一类运营桥梁结构进行了系统辨识:对9类模态类参数在框架损伤辨识过程中的特征进行了研究,归纳了不同类参数的特点,总结了理想参数的特征,构造了用于辨识的模型类,引入了模式搜索的新方法,部分解决了响应数据可能存在的局部极值与算法收敛的问题,以及工程数据中可能存在的不可导、不连续的问题,由此对桥梁结构参数进行了辨识,并通过与遗传算法、模拟退火算法类似辨识过程的比较,验证了模式搜索方法在辨识的精确度及计算效率上的优越性.
4)通过激励与响应的统计特征来选取计算方法:采用了正态分布、均匀分布、同余法的3种0均值白噪声来计算随机相位角,结构表明,随即相位角在时域上的频度分布与频度子区间的长度有关,时域曲线、概率密度、概率分布及幅值频度的分布特征由白噪声类型决定,通过三角级数模型法、自回归模型法计算了相应的路面谱激励,分析表明,路面粗糙度系数决定了时域曲线的幅值大小,随机相位角样本的分布决定了时域曲线的形状,路面粗糙度系数的大小决定了幅值频度、路面功率谱密度的分布区间,各级路面的功率谱密度特征基本相同,且无明显主频.由以上统计特征,可知路面随机谱激励的模拟宜基于0均值的均匀分布,采用三角级数法进行计算.
5)通过统计标志分组来实现对复杂数据结构的归类描述:定义了路面不平顺放大系数,分别基于车速、响应类型、路面不平顺的分类标志,对路面不平顺放大系数进行了归类描述,采用统计分组的方法,在3维响应数据空间,赋予了传统动力放大系数点、线、面的几何意义.
6)基于置信水平,通过不确定性的参数来描述不确定性的系统,同时在文献基础上提出了间接辨识的新问题:提出了基于车辆响应的桥梁结构参数的间接辨识的新问题.引入置信水平,通过数值解、半解析解,以及分别加入白噪声的数值解、半解析解,对运营桥梁结构的参数进行了辨识,计算了辨识过程中的残差,分别实现了间接辨识中对于桥梁刚度、频率的点估计以及区间估计,并对4类解的点估计及其误差,区间估计及其区间长度进行了比较分析,辨识的精度及效率通过遗传算法进行了验证.结果表明,模型类结构对辨识的点估计误差、区间估计整体分布置影响显著.
7)通过设定置信水平下的控制基准,为信息变化的评判提供量化的基础:引入统计过程控制理论,在特定置信水平95%下,通过控制上限UCL,对不同工况下的损伤状态进行了准确定性辨识、准确定位辨识以及大致定量辨识.辨识结果在较高噪声水平下,具备较强的鲁棒性.
8)通过有限样本的统计学习,来对系统响应进行辨识:引入统计学习理论,将多重不确定性因素下的运营桥梁结构的响应,分解为数据趋势、数据细节与噪声细节,实现了剔除噪声细节、保留数据细节与数据趋势的响应曲线辨识,并对计算过程中核函数及罚函数的参数不同取值进行了分析.
9)基于数据本质,通过主成分坐标变换来凸现结构特征:基于加速度响应,对3层框架结构的损伤分别采用了假设检验、主成分分析方法来进行定性辨识,其计算过程简单,计算量相对较小,辨识结果直观,可用于工程实时在线辨识.基于模态数据,提出了通过主成分分析方法的坐标变换来凸现响应数据*异部分的特征,从而对损伤的质(定性)、量(大小、位置)进行辨识的方法,且讨论了不同噪声水平的影响,其实现过程较为复杂,可用于对特定结构的的定位、定量辨识.
第二篇对土木工程认识论文样文：基于不完备信息土木工程结构损伤识别方法研究
观测自由度不完整、数据误差以及模型误差是制约结构损伤识别发展与应用的主要因素.有鉴于此,本文利用不完整且存在数据误差的静力观测位移、模态观测振型以及结构固有频率等数据,开展了人工神经网络结构损伤识别方法以及基于有限元模型的损伤识别方法研究,具体研究工作如下: 通过对土木工程结构损伤识别方法的发展现状进行较为详尽的研究与总结,发现观测自由度不完整、观测数据误差以及结构模型误差是制约结构损伤识别领域取得进一步发展的阻碍因素,同时也认识到在观测自由度不完整以及数据不精确的基础上进行结构损伤方法研究是未来土木工程结构损伤识别领域的发展方向.进而确定了本文的研究思路.
由于人工神经网络算法在模式识别等反问题求解方面所具备的突出优点,已逐渐被越来越多的研究者应用于结构损伤识别领域.验证神经网络算法的损伤识别能力关键是网络输入参数的选取,即结构损伤识别指针是否对损伤位置或是损伤程度更为灵敏.本文利用易于实测且精度高的结构模态振型以及低阶固有频率构造出神经网络的组合输入参数.利用改进的动量BP网络对结构进行了损伤位置以及程度识别数值模拟研究.结果表明即使在只获得少量节点振型数据且含有数据误差的情况下网络仍具有较好稳定性和鲁棒性.在一定误差范围内,识别结果受误差影响不大. 静力位移响应可以反映结构刚度矩阵变化,因此识别结构刚度特性最自然、最直接的方法就是基于静力位移观测的方法.此外,考虑到结构低阶固有频率测试精度高且能反映结构整体的动力特性.在已有的研究基础上,本文将部分节点静力观测位移以及结构前几阶固有频率结合起来,构造出结构损伤位置及损伤程度识别的神经网络输入组合参数,利用径向基神经网络算法对结构进行了损伤识别数值模拟研究,着重研究了观测自由度不完整情况下不同数据误差水平对结构损伤识别结果的影响以及选取的频率数量对损伤程度识别结果的影响.识别结果表明,径向基神经网络具有很强的鲁棒性,对损伤位置及损伤程度识别都取得了非常理想结果.以往基于有限元模型修正的损伤识别模型多数是在观测数据完整且不含数据误差的情况下进行结构的损伤识别,当观测数据不完整、数据含有一定噪声时,往往就无法有效识别结构损伤,识别能力受到很大限制,不易在实际的工程结构中应用. 本文依据不完整模态数据(前几阶低阶模态、不完整自由度上的实测振型)并利用模态参与因子构造出完整自由度模态振型,建立了损伤结构系统的非线性控制方程.避免了采用模型缩聚或是扩阶方法所带来的额外误差.在此基础上,第三篇对土木工程认识论文范文模板：土木工程中结构识别方法的研究
本文在深入分析现有结构识别方法的基础上,针对观测不完整及数据误差造成的识别困难,基于三种类型观测数据——静力位移观测数据、模态观测数据、时域动力响应数据,开展了结构识别方法的研究.本文的主要研究工作如下： 首先通过对土木工程结构识别方法的发展现状进行研究与总结,认识到观测自由度不完整及观测数据误差是制约结构识别发展与应用的主要因素,指出在观测不完整及不精确基础上进行结构识别方法的研究是土木工程结构识别的发展方向,阐述了本文研究的背景及意义,确定了本文研究的总体思路.
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第四篇对土木工程认识论文范例：京津冀地区土木工学背景下的近代建筑教育研究
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近代建筑教育作为近代建筑体系的重要组成部分,对近代中国建筑的发展起到重要的推动作用.清末以来,在西方国家和日本的影响下,近代中国建筑经历了学科的再构成,近代建筑教育也由传统的师徒传授制向现代的院校教育体系转化,在此过程中,土木工学对建筑学产生了重要影响.因此,拓展学术研究视野,跳出单纯建筑教育研究的窠臼,以更开放的视角对近代中国建筑教育研究势在必行.
论文通过对近代中国土木工学学科的再构成与土木工学教育发展的分析,论证了土木工学教育对癸卯学制创立和近代院校制度诞生的作用,明确了土木工学教育在我国近代高等教育史中的地位.论文从土木工学对建筑学作用的角度出发,结合近代西方国家和日本建筑教育模式的影响考察近代中国建筑教育,通过在观念、技术、制度、教育、专业组织等层面的分析,论证了我国近代建筑教育起源与土木工学教育发展的内在必然联系.分析了注重技术和工程、以培养职业建筑师为目标的建筑教育模式的优缺点,并揭示了这种教育模式背后蕴含的历史合理性.并以此为据,对我国当代学院派教育模式在教学过程中的技术性思维缺失进行分析,提出了当代建筑教育发展应当在多元化、开放性的教学中回归建筑的本质.
论文以原始史料的收集整理为基础,从建筑学与土木工学相互作用的角度出发,采用“以史为纲,论从史出”的史论结合方法,考察京津冀地区近代建筑教育的实践历程,梳理注重技术和工程的建筑教育模式形成的脉络,发掘历史现象背后的丰富内涵,总结对当代建筑教育的启示.
第五篇对土木工程认识论文范文格式：近断层脉冲型地震作用下LRB基础隔震结构地震响应研究
在常规地震(远场地震或者近断层非脉冲型地震)作用下基础隔震结构具有良好的减震效果,但是近断层地震的明显长周期速度和位移脉冲运动却给基础隔震结构带来了不利影响.目前国内外对基础隔震结构的研究及应用大多是针对常规地震所进行的,对于近断层脉冲型地震对基础隔震结构的影响也有相关的研究,但仍有一些问题缺乏足够的认识.随着基础隔震技术规范化建设的需要,深入研究在近断层脉冲地震作用下基础隔震结构地震响应是十分有必要,这不仅在理论上是对基础隔震理论研究的完善,而且对土木工程结构的地震防护也有着十分重要的现实意义.考虑到铅芯橡胶隔震支座(LRB)是应用最为广泛的基础隔震体系,本文以LRB基础隔震结构为对象,开展了以下几方面的研究工作:
(1)系统研究了LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的动力反应.提出了基于Masing准则的非迭代时程计算方法,与传统Newton-Raphson迭代算法进行了比较,数值结果表明该非迭代算法能够满足土木工程计算的精度要求,给出更为合理的人工合成近断层脉冲型地震的方法,对LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力反应进行了参数研究.
(2)对LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下可能出现的碰撞响应进行了分析.在对文献中已有不同碰撞分析方法或模型进行综述的基础上,提出了既能够合理反映碰撞物理事实又能够易于确定相关参数的改进Kelvin碰撞分析模型,并对其中相关参数的确定进行了理论推导以及数值验证,同时也对Hertzdamp碰撞分析模型中阻尼常数的表达式进行了修正,通过对使用不同碰撞分析模型所进行的LRB基础隔震结构碰撞响应进行比较,表明改进Kelvin碰撞分析模型的可靠性,运用改进Kelvin碰撞分析模型对LRB基础隔震结构碰撞分析后发现,碰撞响应给基础隔震的有效性带来了极其不利的副作用并显著改变了上部结构的振动特性,对影响LRB基础隔震结构碰撞响应的因素进行了参数研究.
(3)研究了LRB偏心基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力反应.建立了能够考虑每个LRB隔震支座变形的单层LRB偏心基础隔震结构的计算分析模型和运动方程,提出了人工合成双向近断层脉冲型地震的方法,对比了在近断层脉冲型地震和常规地震作用下隔震层偏心、上部结构偏心、上部结构转侧频率比以及近断层脉冲型地震脉冲周期等重要参数对LRB偏心基础隔震结构侧移扭转耦联反应的影响.
(4)研究了LRB偏心基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的碰撞响应.建立了基于改进Kelvin碰撞分析模型的多层LRB偏心基础隔震结构碰撞响应的计算分析模型和运动方程,根据所建立的计算分析模型进行非线性时程碰撞分析,对比分析了偏心/对称LRB偏心基础隔震结构的碰撞响应和考虑碰撞/不考虑碰撞两种情况下LRB偏心基础隔震结构的扭转反应,探讨了隔震层偏心、上部结构偏心以及上部结构各层转侧频率比对LRB偏心基础隔震结构碰撞响应中上部结构扭转反应的影响.
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