基于小波分析的框架結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究.pdf

1、框架是工程中廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式，它在實(shí)際的使用過(guò)程中，由于受外界因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)損傷，當(dāng)損傷累積達(dá)到一定的程度，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，給人們生命和社會(huì)財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不可估量的損失。因此研究框架結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別理論與方法，不僅具有重要的理論意義，而且對(duì)于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　 小波分析作為一種新的信號(hào)處理手段，不僅對(duì)平穩(wěn)信號(hào)有著較強(qiáng)的分析能力，而且對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)的分析也有著較好的適宜性。小波分析與以往的只能在單一區(qū)域表現(xiàn)

2、信號(hào)的傅里葉分析不同，它能在時(shí)頻兩域很好的表征信號(hào)的局部特征，能較好的分析信號(hào)的奇異點(diǎn)位置和奇異性強(qiáng)弱。
　　 本文以框架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，給出了框架結(jié)構(gòu)在不同模態(tài)參數(shù)情況下的損傷識(shí)別原理，建立了框架結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算模型，并分析其動(dòng)力特性，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，由小波系數(shù)模極大值來(lái)判別損傷的位置。
　　 本文建立了基于轉(zhuǎn)角模態(tài)、曲率模態(tài)、應(yīng)變模態(tài)的損傷識(shí)別方法。采用這三種方法，以一層一跨框架、一層兩跨框架、

3、兩層一跨框架為研究對(duì)象，對(duì)每一種框架在不同工況下（柱含裂縫、梁和柱同時(shí)含裂縫、兩根柱同時(shí)含裂縫、兩根柱和梁同時(shí)含裂縫）的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，利用小波系數(shù)模極大值判別框架裂縫的位置。數(shù)值算例表明，三種方法均能有效識(shí)別裂縫的位置，尤其是曲率模態(tài)小波變換方法和應(yīng)變模態(tài)小波變換方法能夠排除由復(fù)合剛節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致的奇異性干擾，對(duì)裂縫識(shí)別比較敏感，損傷識(shí)別結(jié)果更能準(zhǔn)確反映裂縫的位置。
　　 本文在平面簡(jiǎn)單框架損傷識(shí)別的基礎(chǔ)上，將上述方法推廣

4、到較復(fù)雜的三層兩跨框架結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)該框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算分析，得出各種損傷狀態(tài)下（柱含裂縫、柱和梁同時(shí)含裂縫、兩根柱同時(shí)含裂縫、兩根梁和一根柱同時(shí)含裂縫、兩根柱和一根梁同時(shí)含裂縫）的各種模態(tài)參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，通過(guò)小波系數(shù)模極大值的位置來(lái)識(shí)別損傷。分析結(jié)果驗(yàn)證了方法的可行性，同時(shí)比較三種模態(tài)的識(shí)別方法，發(fā)現(xiàn)基于應(yīng)變模態(tài)的小波分析方法識(shí)別效果最好，具體表現(xiàn)為小波系數(shù)值更平滑，奇異性更明顯，更能準(zhǔn)確反映出裂縫的位置。說(shuō)明本文