一种用于集装箱船结构健康监测的逆有限元法：用于精确重建位移、应变和内部力的传感器网络优化方案 | MDPI Sensors

本文针对集装箱船的结构健康监测问题，提出了一种结合逆有限元法与光纤布拉格光栅传感器网络的综合框架。背景方面，集装箱船在使用过程中面临持续的损坏风险，实时结构健康监测对于评估结构完整性和保障安全至关重要。研究目的旨在开发一种能够精确重建位移场、应变场和截面内力的方法，通过优化传感器网络来平衡精度与成本。研究采用逆有限元法，基于直接有限元模型生成的应变数据作为输入，通过梯度算法确定最优传感器布置位置，并利用多目标函数对蛇形布置的传感器网络进行优化。该框架成功应用于一艘长353米的大型集装箱船中部区域，案例研究表明，该方法在复杂工程场景中有效，内力重构的最大相对误差不超过3.5%。结论表明，该综合框架弥补了现有研究缺乏针对集装箱船优化监测策略的空白，能够实现对位移、应变和内力的高精度重构，为未来智能船舶的结构健康监测与运维提供了重要技术基础。