(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211169929.8 (22)申请日 2022.09.26 (71)申请人 北京云庐科技有限公司 地址 100070 北京市丰台区万丰路316号 万 开中心写字楼 A座501 (72)发明人 刘亮　王长欣　赵洪斌　 (74)专利代理 机构 北京卓纬律师事务所 1 1872 专利代理师 孙志峰 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监 测优化布点方法 (57)摘要 基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监 测优化布点方法， 属于结构监测技术领域， 创建 大跨空间结构的有限元分析模型， 标记其中的m 个单元， 并假设m个单元的弹性模量服从某分布； 将m个单元的弹性模量依据上述分布随机初始 化， 并存为 Xi， 采用有限元分析计算所述大跨空 间结构的关键节点的位移之和 yi， 存储运算结果 （Xi，yi） ； 重复n次， 获取n个运算结果数据， n应足 够大； 利用Spearman秩相关系数分析各个 Xj与 [y1，y2，…，yn]T的相关性； 依据负相关性排序从m 个单元中选择相关性系数在设定范围内的单元， 作为监测布 点的单元位置。 该方法可以避免传感 器布置的冗余。 权利要求书1页 说明书3页 CN 115292792 A 2022.11.04 CN 115292792 A 1.一种基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监测优化布点方法， 主要包括以下步 骤： 步骤S01、 依据 大跨空间结构的实际结构及物 理属性， 采用有限元软件创建大跨空间结 构的有限元分析模型； 步骤S02、 将所述有限元分析模型中的m个单元以单元编号标记， 并假设m个单元的弹性 模量E服从某分布； 步骤S03、 按照步骤S02中假设的弹性模量 E的分布， 将步骤S01中建立的所述有限元分 析模型中m个单元的弹性模量随机初始化， 并将m个单元的弹性模量 E存为Xi， (xi1，xi2，…… xim） ； 按照所述 大跨空间结构的实际受力情况， 采用有限元 分析软件 计算所述大跨空间结构 的关键节点的位移之和 yi； 存储运算结果 （Xi，yi） ； 步骤S04、 重复步骤S03 n次， 获取n个针对m个单元的弹性模量 E与关键节点位移之和的 运算结果数据 （ X1，y1） ， （X2，y2）……（Xn，yn） ； 其中，n的取值依据计算精度的要求确定； 步骤S05、 利用Spe arman秩相关系数分析各个 Xj与[y1，y2，…，yn]T的相关性； 其中， Xj为n ×1向量， 1≦j≦m； 步骤S06、 针对步骤S05中相关性的计算结果， 对负相关性排序； 依据负相关性排序从m 个单元中选择相关性系数在设定范围内的单 元， 作为监测布点的单 元位置。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S03中， 如果基于本次弹性模量随机初 始化的结果， 计算无法完成， 则此次数据失效， 跳出该随机初始化的数据， 重新开始随机初 始化计算。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S0 6中， 所述设定范围为[ ‑1,‑0.95]。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 如果单元数量过多或者过少， 更改所述设 定范围的上限值重新获取 单元， 直至单 元数量满足选取要求。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115292792 A 2基于蒙特卡洛抽样模拟 的大跨空间结构监测优化布点方 法 技术领域 [0001]本发明属于结构监测技术领域， 特别涉及 一种基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间 结构监测优化布点方法。 背景技术 [0002]空间钢结构是由多根杆件按照一定组合形 式通过节点连接而成的空间受力结构， 属于高次超静定结构 类型。 空间结构中由于各个杆件通过节 点相互连接， 构成整体结构， 共 同承担荷载， 空间受力小。 结构的整体性较好， 自重轻、 刚度大、 抗震性能好。 [0003]大跨空间结构一般是大型活动的场所， 人流密集， 所以结构的安全性至关重要， 一 旦这些建筑发生损坏， 带来的财产和人员的损失非常巨大， 发生的后果难以想象。 近年来网 架结构的安全事故频发， 后果 非常严重， 不仅会对 人们的正常生活造成影响， 而且会造成重 大的生命和财产的损失。 主要原因包括施工缺陷、 环境作用、 材料老化、 自然环 境侵蚀、 地基 不均匀沉降、 人为因素等， 在各种因素 的共同作用下， 会使结构产生损伤累积， 导致结构的 抗力变小， 结构失去抗力的情况下会发生破坏性的事故。 结构在施工阶段或者后期的正常 使用时， 一旦发生损坏致使结构失效， 造成的经济损失不可估量。 为此， 除了严格控制设计 阶段外， 对空间钢结构在施工和运维期做好结构的健康监测至关重要。 [0004]传统方式的健康监测一般采用的方法为： 采用仿真分析与理论分析相 结合， 找出 结构薄弱应力或者变形较大位置， 再根据预设数目在应力较大处布置应变计、 在变形较大 处布置位移计。 传统的传感器布置方式大多基于工程师 的工程经验和仿真分析结果， 工程 师根据结构的传力路径分析结构哪些部位属于薄弱位置， 也会结合有限元软件分析验证， 然后在这些部位布置传感器进 行结构施工阶段和运维阶段的安全监测。 该方法的缺陷是一 方面容易造成传感器布置的冗余； 另一方面， 传感器布置与工程经验相关， 会有一定主观 性， 可能造成测点布置位置的不 准确。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监测优化布 点方法， 采用基于蒙特卡洛抽样模拟， 找出大跨空间结构中对 结构安全更为重要的构件， 并 在这些关键构件上布置监测点， 以对大跨空间结构进行有效监测。 [0006]本发明提供一种基于蒙特卡洛抽样模拟的大跨空间结构监测优化布点方法， 主要 包括以下步骤： 步骤S01、 依据大跨空间结构的实际结构及物理属性， 采用有限元软件创建大跨空 间结构的有限元分析模型； 步骤S02、 将所述有限元分析模型中的m个单元以单元编号标记， 并假设m个单元的 弹性模量 E服从某分布； 步骤S03、 按照步骤S02中假设的弹性模量 E的分布， 将步骤S01中建立的所述有限 元分析模型中m个单元的弹性模量随机初始化， 并将m个单元的弹性模量 E存为Xi， (xi1，说　明　书 1/3 页 3 CN 115292792 A 3