This study develops a Bayesian, uncertainty-aware framework for tendon breakage localization in pre-stressed concrete members using high-resolution data from distributed fiber-optic sensors (DFOS). DFOS enable full-field monitoring of strain changes on the surface of pre-stressed concrete members due to such failure. A finite element model (FEM) of an experimental tendon-breakage test is constructed, and model parameters are calibrated probabilistically against DFOS measurements. To capture model-form uncertainty (MFU), stochastic perturbations are embedded directly into material parameters, enabling the joint inference of physical properties and MFU within a unified probabilistic framework. Gaussian Process surrogates are employed to efficiently emulate the nonlinear FEM response, supporting computationally tractable Bayesian inference. A $φ$-divergence-based influence analysis identifies the DFOS measurements that most strongly shape the posterior distributions, providing interpretable diagnostics of sensor informativeness and model adequacy. The calibrated parameters and embedded uncertainties are then transferred to a FEM of a full-scale structural configuration, enabling prediction of tendon breakage localization under realistic conditions. A separability analysis of the predictive strain distributions quantifies the identifiability of tendon breakage at varying depths, assessing the confidence with which different damage scenarios can be distinguished given the propagated uncertainties. Results demonstrate that the framework achieves robust parameter calibration, interpretable diagnostics, and uncertainty-informed damage detection, integrating experimental data, embedded MFU, and probabilistic modeling. By systematically propagating both experimental and model uncertainties, the approach supports reliable tendon breakage localization and optimal DFOS placement.


翻译:本研究发展了一种贝叶斯不确定性感知框架,利用分布式光纤传感器(DFOS)的高分辨率数据实现预应力混凝土构件中筋腱断裂的定位。DFOS能够对因筋腱断裂引起的预应力混凝土构件表面应变变化进行全场监测。本研究构建了实验筋腱断裂试验的有限元模型(FEM),并以概率方式依据DFOS测量数据校准模型参数。为捕捉模型形式不确定性(MFU),将随机扰动直接嵌入材料参数中,从而在统一概率框架内实现物理特性与MFU的联合推断。采用高斯过程替代模型高效模拟非线性FEM响应,支持计算可行的贝叶斯推断。基于φ散度的敏感性分析识别出对后验分布影响最显著的DFOS测量数据,为传感器信息量和模型充分性提供可解释的诊断依据。将校准后的参数及嵌入的不确定性迁移至全尺寸结构构件的FEM中,实现现实条件下筋腱断裂定位的预测。通过预测应变分布的可分离性分析,量化不同深度筋腱断裂的可识别性,评估在传播不确定性条件下区分不同损伤场景的置信度。结果表明,该框架集成了实验数据、嵌入型MFU与概率建模,实现了稳健的参数校准、可解释的诊断分析以及考虑不确定性的损伤检测。通过系统传播实验与模型两类不确定性,该方法可支撑可靠的筋腱断裂定位及DFOS优化布设。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ETH博士论文】贝叶斯深度学习,241页pdf
专知
10+阅读 · 2022年1月16日
【新书册】贝叶斯神经网络,41页pdf
专知
29+阅读 · 2020年6月3日
【深度】让DL可解释?这一份66页贝叶斯深度学习教程告诉你
GAN生成式对抗网络
15+阅读 · 2018年8月11日
贝叶斯机器学习前沿进展
机器学习研究会
21+阅读 · 2018年1月21日
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
VIP会员
相关主题
最新内容
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:55
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:53
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
11+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
16+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2012年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员