重庆理工大学学报(自然科学) ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (11): 147-156.

• “数据科学与人工智能的理论与应用”专栏 • 上一篇    下一篇

基于 M1DCNNBiLSTM在铝合金桁架结构健康监测的应用研究

王二成,肖俊伟,李家豪   

  1. (1.河北工程大学 土木工程学院,河北 邯郸 056038; 2.河北省装配式结构技术创新中心,河北 邯郸 056038)
  • 出版日期:2023-12-14 发布日期:2023-12-14
  • 作者简介:王二成,男,博士,教授,主要从事结构健康监测研究,Email:wangercheng@hebeu.edu.cn;通信作者 肖俊伟,男, 硕士,主要从事深度学习与结构损伤识别研究,Email:2394781200@qq.com。

Application of M1DCNN-BiLSTM based health monitoring of aluminum alloy truss structures

  • Online:2023-12-14 Published:2023-12-14

摘要: 为克服传统结构健康监测方法在特征提取和时序建模方面的限制,提出一种高效 的加速度差值预处理方法,将其应用于多尺度一维卷积神经网络(M1DCNN)与双向长短期记忆 网络(BiLSTM)联合模型中,旨在深入研究和评估这一方法在铝合金桁架结构健康监测中的适 用性。通过多层次的特征提取和时序建模,实现对振动信号的深层次时空特征表达。利用铝合 金桁架的数值模拟和实际振动测试数据,对比不同模型在损伤位置识别和程度预测方面的性 能。结果表明:与传统的 1DCNN方法相比,M1DCNNBiLSTM模型能有效识别桁架结构中不同 位置的损伤,准确量化损伤的严重程度。该模型在损伤位置和程度预测方面表现出色,准确率 和预测精度几乎达到 100%。在振动测试实验中,其 RMSE、MSE和 MAE分别比 1DCNN降低了 84.5%、97%和 84.3%,预测结果与实际损伤程度高度吻合。

关键词: 健康监测, 卷积神经网络, 多尺度特征, 程度预测, 铝合金桁架结构

中图分类号: 

  • TU395