Structural damage identification via physics-guided machine learning: a methodology integrating pattern recognition with finite element model updating

有限元法 结构健康监测 人工神经网络 鉴定(生物学) 人工智能 一致性(知识库) 机器学习 计算机科学 特征(语言学) 功能(生物学) 工程类 语言学 哲学 植物 结构工程 生物 进化生物学
作者
Zhiming Zhang,Chao Sun
出处
期刊:Structural Health Monitoring-an International Journal [SAGE Publishing]
卷期号:20 (4): 1675-1688 被引量:134
标识
DOI:10.1177/1475921720927488
摘要

Structural health monitoring methods are broadly classified into two categories: data-driven methods via statistical pattern recognition and physics-based methods through finite elementmodel updating. Data-driven structural health monitoring faces the challenge of data insufficiency that renders the learned model limited in identifying damage scenarios that are not contained in the training data. Model-based methods are susceptible to modeling error due to model idealizations and simplifications that make the finite element model updating results deviate from the truth. This study attempts to combine the merits of data-driven and physics-based structural health monitoring methods via physics-guided machine learning, expecting that the damage identification performance can be improved. Physics-guided machine learning uses observed feature data with correct labels as well as the physical model output of unlabeled instances. In this study, physics-guided machine learning is realized with a physics-guided neural network. The original modal-property based features are extended with the damage identification result of finite element model updating. A physics-based loss function is designed to evaluate the discrepancy between the neural network model output and that of finite element model updating. With the guidance from the scientific knowledge contained in finite element model updating, the learned neural network model has the potential to improve the generality and scientific consistency of the damage detection results. The proposed methodology is validated by a numerical case study on a steel pedestrian bridge model and an experimental study on a three-story building model.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Rainbow完成签到 ,获得积分10
8秒前
韩涵完成签到 ,获得积分10
8秒前
虚心岂愈完成签到 ,获得积分10
18秒前
乔杰完成签到 ,获得积分10
23秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
27秒前
白桃完成签到 ,获得积分10
29秒前
nav完成签到 ,获得积分10
32秒前
泡泡茶壶o完成签到 ,获得积分10
33秒前
如意的馒头完成签到 ,获得积分10
36秒前
puzhongjiMiQ完成签到,获得积分10
40秒前
puzhongjiMiQ发布了新的文献求助10
42秒前
李子完成签到 ,获得积分10
42秒前
Samia完成签到,获得积分10
45秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
45秒前
坚强的雯完成签到 ,获得积分10
52秒前
朴素的紫安完成签到 ,获得积分10
56秒前
siijjfjjf完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
ccc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
樊尔风完成签到,获得积分10
1分钟前
redamancy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lhl完成签到,获得积分10
1分钟前
天才小能喵完成签到 ,获得积分0
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
federish完成签到 ,获得积分10
1分钟前
sponge完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ybwei2008_163完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
唠叨的天亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
瞿人雄完成签到,获得积分10
2分钟前
没心没肺完成签到,获得积分10
2分钟前
1002SHIB完成签到,获得积分10
2分钟前
nihaolaojiu完成签到,获得积分10
2分钟前
Wind应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
Wind应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
sheetung完成签到,获得积分10
2分钟前
麦田麦兜完成签到,获得积分10
2分钟前
叶子完成签到 ,获得积分10
2分钟前
1236ma发布了新的文献求助10
2分钟前
花城完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Organic Chemistry 1500
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
塔里木盆地肖尔布拉克组微生物岩沉积层序与储层成因 500
Assessment of adverse effects of Alzheimer's disease medications: Analysis of notifications to Regional Pharmacovigilance Centers in Northwest France 400
Introducing Sociology Using the Stuff of Everyday Life 400
Conjugated Polymers: Synthesis & Design 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4270794
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3801143
关于积分的说明 11911075
捐赠科研通 3447908
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1891123
邀请新用户注册赠送积分活动 941822
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 845964