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[1]王振鹏,黄民水*,卢海林.基于振动监测的工字钢梁温度-频率关系模型[J].武汉工程大学学报,2020,42(03):321-326.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201912012]
　WANG Zhenpeng,HUANG Minshui*,LU Hailin.Model of Frequency Versus Temperature of Steel I-Beam Based on Vibration Monitoring[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2020,42(03):321-326.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201912012]
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基于振动监测的工字钢梁温度-频率关系模型(/HTML)
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《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
42
期数:
2020年03期
页码:
321-326
栏目:
资源与环境工程
出版日期:
2023-03-14

文章信息/Info

Title:
Model of Frequency Versus Temperature of Steel I-Beam Based on Vibration Monitoring
文章编号:
1674 - 2869（2020）03 - 0321 - 06
作者:
王振鹏; 黄民水*; 卢海林
武汉工程大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉 430074
Author(s):
WANG Zhenpeng; HUANG Minshui*; LU Hailin
School of Civil Engineering and Architecture，Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430074， China
关键词:
工字钢梁; 温度; 频率; 简单线性回归模型; 自回归各态历经模型; 均方根误差
Keywords:
steel I-beam; temperature; frequency; simple linear regression model; autoregressive exogenous model;  root mean square error
分类号:
U445
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.201912012
文献标志码:
A
摘要:
为了区分温度和损伤导致的结构动力特性变化，避免健康监测系统误报警，建立了工字钢梁的温度-频率的关系模型。首先，进行了长达1 a的振动监测，得到了180组温度作用下的频率，发现温度升高时，频率逐渐降低。然后，建立了简单线性回归（SLR）模型，前4阶温度与频率线性相关系数为0.834 3，0.822 6，0.808 8和0.855 9，相关性较高。随后，建立了自回归各态历经（ARX）模型，对比了SLR模型和ARX模型的均方根误差（RMSE），发现ARX模型的前4阶频率RMSE值为0.011 9，0.163 6，0.183 3和0.204 1，而SLR模型的前4阶频率RMSE值为0.125 3，0.476 1，0.508 6和0.556 2，ARX模型能更好地量化温度与频率的关系。最后建立了ARX模型的95%置信区间，根据频率变化是否超过置信区间可判断结构是否有损伤。
Abstract:
To investigate the change of structural dynamic characteristics arising from temperature or damage for avoiding a false alarm in the health monitoring，we constructed models of frequencies versus temperature for a steel I-beam. Firstly，a vibration monitoring during almost one year was carried out and 180 sets of frequencies of the steel I-beam under temperature variations were obtained，it was found that the frequencies decrease with the increase of temperature. Secondly，the simple linear regression （SLR） model was constructed and the linear regression coefficients of the first four frequencies are respectively 0.834 3，0.822 6，0.808 8 and 0.855 9，which show good correlation. Then，the autoregressive exogenous （ARX） models were constructed and the root-mean-square errors （RMSEs） of SLR model and ARX model were analyzed comparatively，it is found the RMSEs of the first four frequencies of ARX model are respectively 0.011 9，0.163 6，0.183 3 and 0.204 1，however，those of SLR model are 0.125 3，0.476 1，0.508 6 and 0.556 2 respectively，it is demonstrated that the ARX model can quantify the relationship between frequencies and temperature better. Finally，the 95% confidence intervals of the ARX model were constructed，where the damage can be detected based on the criterion whether the frequency variations exceed the confidence intervals.

参考文献/References:

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备注/Memo

备注/Memo:
基金项目：武汉工程大学第十届研究生教育创新基金 （CX2018043）作者简介：王振鹏，硕士研究生。E-mail： wzp15623558130@163.com*通讯作者：黄民水，博士，副教授。E-mail： huangminshui@tsinghua.org.cn引文格式：王振鹏，黄民水，卢海林. 基于振动监测的工字钢梁温度-频率关系模型［J］. 武汉工程大学学报，2020，42（3）：321-326.
更新日期/Last Update: 2020-07-09