第４４卷第２期Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．２２０２３青岛理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ基于压电阻抗和卷积神经网络的螺栓球节点健康监测姜世宇，徐菁＊，任师训，张端（青岛理工大学土木工程学院，青岛２６６５２５）摘要：节点连接区域是结构受力最集中、最重要的部位，一旦发生松动，将导致连接失效，进一步引发结构坍塌。针对空间结构螺栓球节点内部的连接螺栓存在隐蔽性且微小松动难以察觉的问题，提出了一种基于压电阻抗和卷积神经网络的螺栓球节点健康监测方法。制作了一个正放三角锥缩尺网架模型，将压电陶瓷传感器（ＰＺＴ）粘贴在杆件近球节点一侧的外表面，对套筒施加大小不同的扭矩来模拟螺栓球节点不同程度的健康状态，在固定低电平电流激励下，测量压电陶瓷传感器电导信号（阻抗倒数）的变化以判断节点内部螺栓松动是否发生，进一步采用卷积神经网络方法，以归一化的电导信号矩阵为输入，以损伤程度对应的二进制标签为输出，构建卷积神经网络，利用训练好的卷积神经网络对节点松动程度进行识别。研究表明所提方法可以有效监测节点内部螺栓发生的初期小损伤，卷积神经网络具有强大的鲁棒性，更适合于工程实际，为监测螺栓球节点连接的空间结构安全运营提供了一种新思路。关键词：结构工程；损伤监测；压电阻抗技术；螺栓球节点；卷积神经网络；压电陶瓷中图分类号：ＴＵ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－４６０２（２０２３）０２－００４３－０８收稿日期：２０２２－０２－０８基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１６５０１１０５０９）；山东省自然科学基金资助项目（ＺＲ２０２１ＭＥ０３３；ＺＲ２０２１ＭＥ２３９）作者简介：姜世宇（１９９７－），男，山东枣庄人。硕士，研究方向为空间钢结构健康监测。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｓｙ０６３２＠１６３．ｃｏｍ。＊通信作者：徐菁（１９７６－），女，山东青岛人。博士，副教授，主要从事大跨度空间钢结构健康监测方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｘｕ１８０＠１６３．ｃｏｍ。ＨｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｔｈｅｂｏｌｔｅｄｓｐｈｅｒｉｃａｌｊｏｉｎｔｂａｓｅｄｏｎｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｍｐｅｄａｎｃｅａｎｄｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋＪＩＡＮＧＳｈｉｙｕ，ＸＵＪｉｎｇ＊，ＲＥＮＳｈｉｘｕｎ，ＺＨＡＮＧＤｕａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉ...
