基于模態(tài)參數(shù)小波變換的結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)中往往存在各種損傷，在一定條件下可能引起災(zāi)難性的事故，不僅危害人民的生命安全，而且會帶來社會財(cái)富的巨大損失。小波分析方法在特征提取、信號奇異性檢測、信號去噪等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。因此，采用小波分析方法研究結(jié)構(gòu)損傷識別問題，不僅具有重要的理論意義，而且有工程應(yīng)用價值。 本文較系統(tǒng)地研究了基于模態(tài)參數(shù)小波變換的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，以有損傷的簡支梁和一層平面框架為研究對象，分別對它們的動力性能進(jìn)行有限元模態(tài)分析，將其形成的損傷信

2、息特征量進(jìn)行小波變換，根據(jù)小波奇異性檢測理論，建立了帶裂縫結(jié)構(gòu)的損傷識別原理，給出了在裂縫截面處結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)條件和內(nèi)力平衡條件，探討了帶裂縫結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)損傷識別方法。 建立了振型小波變換識別簡支梁的損傷位置和損傷程度的方法。通過小波系數(shù)模極大值位置識別梁內(nèi)的裂縫位置，探討了在多個尺度、不同小波基和不同振型情況下對識別簡支梁損傷位置的影響。并利用小波系數(shù)模極大值點(diǎn)處對應(yīng)的Lipschitz指數(shù)判斷結(jié)構(gòu)損傷的程度，探討了Lips

3、chitz指數(shù)隨裂縫深度、裂縫位置、其他裂縫的存在、不同振型和不同材料的變化規(guī)律。通過小波變換系數(shù)模極大值和變換尺度的關(guān)系得到的Lipschitz指數(shù)，分別建立了不同影響因素下的損傷程度和Lipschitz指數(shù)之間的計(jì)算公式，為進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)損傷程度奠定了基礎(chǔ)。 基于轉(zhuǎn)角模態(tài)小波變換方法研究了帶裂縫的簡支梁和平面框架的損傷識別問題，利用小波系數(shù)模極大值判斷簡支梁和平面框架的裂縫位置。數(shù)值算例表明基于轉(zhuǎn)角模態(tài)小波變換方法可以避免由

4、于幾何形狀突變導(dǎo)致的奇異性干擾，且對于裂縫的識別比較敏感，其奇異性特征也十分明顯。 首次對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)進(jìn)行連續(xù)小波變換，建立了應(yīng)變模態(tài)小波變換對帶裂縫結(jié)構(gòu)的損傷識別方法，并首次運(yùn)用小波去噪方法對應(yīng)變模態(tài)小波系數(shù)進(jìn)行去噪處理，通過比較去噪前后的識別結(jié)果，發(fā)現(xiàn)去噪處理后的小波系數(shù)圖中只有裂縫位置才會出現(xiàn)小波系數(shù)的極大值。 利用曲率模態(tài)的特性，提出了曲率模態(tài)小波變換識別結(jié)構(gòu)損傷的方法，探討了不同小波基對帶裂縫的簡支梁和平面框