本书是国内第一部系统论述智能算法在结构健康监测领域应用的著作。 全书共分5章。 第1章简要介绍结构健康监测技术所涉及的模糊推理、遗传算法等智能算法的基本概念、运算流程等。 第2章到第5章是本书的核心。 第2章侧重于研究基于遗传算法、遗传规划的非均匀应变分布重构方法；第3章对结构载荷识别进行论述，包括位于有限元网格节点上的混合编码载荷识别和位于单元内部的浮点数编码载荷识别以及动载荷的识别；第4章系统论
述RBF神经网络、遗传算法、模糊聚类分析等的相互融合算法，并应用于复合材料结构的健康监测；第5章论述结构多损伤监测研究，包括基于传统遗传算法的多孔洞损伤和基于递阶遗传算法的任意程度多损伤监测。希望本书能够为从事结构健康监测研究的科研人员和工程技术人员提供有益参考，本书也可作为高等院校相关专业的研究生教材。
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前言0
第1章 几种主要的计算智能方法概论11.1 模糊理论11.1.1 模糊集合论基础知识1
1.1.2 模糊关系4
1.1.3 模糊推理8
1.2 基本遗传算法151.2.1 遗传算法的运算流程15
1.2.2 遗传算法的编码17
1.2.3 适应度函数20
1.2.4 GA的遗传操作22
1.2.5 遗传算法的控制参数29
1.2.6 约束条件的处理方法30
1.3 遗传规划算法311.3.1 函数的构成及表示32
1.3.2 初始群体的生成33
1.3.3 GP的遗传操作36
1.3.4 抑制规模爆炸38
1.3.5 GP的控制参数39
1.3.6 遗传规划算法流程40
1.4 计算智能与结构健康监测41
第2章 FBG轴向非均匀应变分布重构432.1 反射谱的计算方法452.1.1 非均匀Bragg光栅耦合模方程的龙格库塔解45
2.1.2 非均匀FBG的T矩阵法分析46
2.1.3 改进的传输矩阵法47
2.2 非均匀应变分布重构问题描述与求解思路50
2.3 混沌遗传算法512.3.1 混沌优化51
2.3.2 混沌遗传优化算法的构建54
2.4 基于混沌遗传算法的非均匀应变分布重构研究582.4.1 反射光谱采样58
2.4.2 混沌比例选择59
2.4.3 遗传算法参数设定59
2.4.4 重构精度指标定义61
2.4.5 应变分布重构的算例与结果分析62
2.5 应变重构精度的影响因素分析652.5.1 遗传代数对应变重构精度的影响65
2.5.2 谱宽对应变重构精度的影响65
2.5.3 谱采样间隔对应变重构精度的影响66
2.6 基于样条插值的非均匀应变分布重构研究69
2.7 基于遗传规划的非均匀应变分布重构算法732.7.1 非均匀应变分布GP重构算法流程74
2.7.2 遗传规划算法参数的设定76
2.7.3 非均匀应变分布重构仿真分析78
2.7.4 GP与现有方法应变分布重构仿真效果的对比82
2.8 基于支持向量回归的反射光谱去噪及应变分布重构精度研究842.8.1 反射光谱测量噪声对重构精度的影响84
2.8.2 用于反射光谱非线性回归的支持向量机86
2.8.3 反射光谱降噪回归88
2.8.4 基于支持向量回归反射光谱的应变分布重构算例分析90
2.9 非均匀应变分布重构的实验验证92
第3章 结构载荷识别963.1 压电智能结构集聚电荷计算97
3.2 RBF神经网络在复合材料层合板、壳载荷识别中的应用1003.2.1 RBF神经网络训练学习算法101
3.2.2 RBF神经网络样本数据的获取103
3.2.3 RBF神经网络载荷识别算例103
3.3 基于混合编码遗传算法和有限元分析的压电结构载荷识别1063.3.1 用于结构载荷识别的适应度函数107
3.3.2 混合编码遗传算法的编码方式107
3.3.3 个体适应度的检测评估107
3.3.4 混合编码遗传算法的遗传操作108
3.3.5 载荷识别算法的流程设计108
3.3.6 数值仿真算例108
3.4 结构任意位置处的载荷识别1133.4.1 受载单元判别法114
3.4.2 结构任意位置处载荷识别的浮点数编码方法115
3.4.3 结构任意位置处载荷识别的算法流程116
3.4.4 结构任意位置处载荷识别的仿真算例116
3.5 结构动载荷识别的算法研究1193.5.1 有限元法进行动载荷识别的基本理论119
3.5.2 动载荷识别的基本步骤与仿真算例122
第4章 复合材料结构脱层损伤监测1294.1 基于混合递阶遗传RBF神经网络的复合材料结构脱层损伤监测1304.1.1 递阶遗传算法131
4.1.2 混合递阶遗传算法优化神经网络133
4.1.3 混合递阶遗传算法设计133
4.1.4 网络训练及损伤识别136
4.2 基于遗传模糊RBF神经网络的复合材料结构脱层损伤监测1424.2.1 遗传模糊RBF神经网络结构142
4.2.2 遗传模糊RBF神经网络的算法设计144
4.2.3 基于遗传模糊RBF神经网络的复合材料脱层损伤网络识别结果及分析148
4.3 基于模糊逻辑的结构损伤监测1494.3.1 复合材料脱层损伤特征参数150
4.3.2 基于模糊推理的损伤监测系统的建立153
4.3.3 复合材料柔性梁脱层损伤识别158
4.4 基于遗传模糊系统的结构损伤监测1644.4.1 遗传模糊系统简要介绍165
4.4.2 遗传模糊系统的优化流程166
4.4.3 仿真算例分析与结果168
第5章 结构多损伤监测1725.1 基于遗传算法和拓扑优化的结构多孔洞损伤监测1735.1.1 孔洞损伤识别的拓扑优化公式173
5.1.2 多孔洞损伤识别中的遗传算法设计174
5.1.3 基于遗传算法和拓扑优化的多损伤识别研究实例仿真177
5.2 梁结构多开口裂纹损伤监测1825.2.1 梁结构多开口裂纹损伤有限元模型182
5.2.2 基于遗传算法和拓扑优化的梁结构开口裂纹多损伤监测方法185
5.2.3 遗传算法改进策略与各种参数选择实例结果186
5.3 基于递阶遗传算法的梁、板结构多损伤识别研究1915.3.1 针对悬臂梁多损伤监测的递阶编码191
5.3.2 递阶遗传算法步骤与操作算子特点192
5.3.3 基于递阶编码方法的悬臂梁多开口裂纹损伤监测仿真193
5.3.4 递阶遗传算法对于二维板结构多损伤参数识别198
5.3.5 多损伤板模型与损伤识别结果199
附录 任意四边形受载单元受载点的等参坐标计算203
参考文献204
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