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    已经开发出一种被动且无创的方法来“监听”来自桥梁和其他机械结构的相关信号的集合
    2021年05月10日    阅读量:391    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

    一组克拉克森大学的数学家和土木工程师开发了一种被动的无创方法来“监听”来自桥梁和其他机械结构的相关信号,以诊断变化或损坏。


    正如该小组在AIP Publishing的《Chaos》中报道的那样,他们的方法包括在桥的各个位置安装加速度传感器,以测量卡车的驶过时桥的每一小部分受到了怎样的干扰。


    Erik M. Bollt说:“卡车负载附近的传感器发出的信号很重要,但远处的信号也很重要,因为当桥梁结构在其负载下弯曲时,它们会做出反应,整个结构像吉他弦一样振动,但显然要复杂得多中国建材网cnprofit.com。”纽约州波茨坦市克拉克森大学数学系的W. Jon Harrington教授。


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    博尔特说,加速度充当“聆听通过结构的力和加速度的媒介”。“如果桥梁发生变化,例如结构内的裂缝,或者故意松开一些将其固定在一起的螺栓,则穿过结构的信号可能会发生变化。”


    该小组分析的核心部分是一种称为“最佳相互信息交互”的数据处理技术,其开发目的是识别系统中各个组件之间的重要直接交互。


    克拉克森大学数学系助理教授孙洁说:“我们的技术采用了信息和通信理论的思想,并使用了最先进的统计估计程序。” “关键概念是寻找与增加桥梁振动的可预测性最相关的相互作用。如果桥梁结构由于损坏或变形而发生变化,则细节有望发生变化,从而使我们能够检测出桥梁的健康状况。桥。”


    该小组的工作之所以能脱颖而出,是因为它汇集了两个独特的方面来检测桥梁或其他机械结构内的损坏。


    Sun说:“一个是数据收集过程的非侵入性和自动化性质。” “另一个是我们开发的数据分析工具,它可以推断出直接的信息流和重要的交互作用。通过将它们结合起来,我们只能从数据中检测出在实验中受控和变化的桥梁内部结构变化的存在。 。”


    一路上,所涉及的三位数学家发现了一些有趣的结构性缺陷,这些缺陷是通过对重大相互作用的数据分析揭示出来的,这些缺陷使他们困惑了很长时间,因为这根本没有意义。


    “我们的分析表明,在没有明显的结构缺陷或图案的覆盖区域的中间存在一个'边界',” Sun说。“在与我们的土木工程师合作者,克拉克森大学土木工程教授Kerop Janoyan进行了长时间的讨论之后,我们终于意识到我们一直感到困惑,因为覆盖区域并不是实验中的整个桥梁,而是我们发现的三分之一和“边界”恰好在下面有一些支撑结构的结构边界处。”


    桥梁无处不在,因此重要的是能够尽早发现结构损坏,以免造成灾难性的后果。但是,通常是手动完成的结构损坏检测成本很高,而且在许多情况下是无效的。


    由于该小组的工作将现代传感技术与最新的数据分析工具结合在一起,以使该过程自动化,因此“可以将其用于结构变化和损坏的早期检测,而无需人工检查。” Bollt说。


    这种方法可以与廉价的仪器一起用于各种结构-从桥梁到风力涡轮机,从建筑物到飞机。


    博尔特说:“加速度计变得如此便宜,以至于我们甚至在手机中也能找到它们,因此这将成为数据雪崩,将现代大数据分析与结构健康监测结合在一起。”


    该小组现在正在努力使其方法可部署。


    “从理论上讲,我们正在建立一个桥梁模型数据库,可以通过计算机轻松地对其进行仿真和测试以校准该方法中的参数,并且我们还在开发改进的统计估计器,以更快地产生更准确的结果,” Bollt同意了Sun的说法。“在实验方面,我们正在与实验室合作,以测试针对其他结构的方法,包括在各种条件下的飞机机翼。”


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