环境温度影响下基于LSTM神经网络识别结构损伤

来源：计算力学学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：黄炎,葛思源,翟慕赛,常军

单位：苏州科技大学 土木工程学院, 苏州 215011,苏州科技大学 土木工程学院, 苏州 215011,苏州科技大学 土木工程学院, 苏州 215011,苏州科技大学 土木工程学院, 苏州 215011

摘要：环境温度的改变会引起模态参数的变化,其变化程度会掩盖或部分掩盖损伤引起的变化量,导致结构健康监测系统发出假阳性或假阴性的误判,因此,消除温度效应是提高损伤识别精度的关键。本文基于LSTM神经网络提出了一种环境温度影响下识别结构损伤的方法。充分利用LSTM神经网络的非线性映射优势,建立多元温度-模态频率的相关模型,在此基础上采用数据标准化方法消除温度效应,并结合控制图判断模态频率异常变化以确定损伤状况。最后将所提方法在数值模型和实际桥梁中加以应用,结果表明,方法能够有效消除温度效应;结合控制图能识别损伤时刻,并具有一定的抗噪性;在实桥数据分析中仍能表现出较好的损伤敏感性。

关键词：LSTM神经网络,结构健康监测,温度,模态频率,变分模态分解,

基金资助：国家自然科学基金（51908395）；江苏省高等学校自然科学研究项目（19KJB580004）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX22_1569）资助.