基于小波分析的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及損傷檢測研究.pdf

1、由于年代的久遠(yuǎn)和環(huán)境的影響,許多工程結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出老化現(xiàn)象,個別的構(gòu)件出現(xiàn)損傷和斷裂。因此,及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)這些損傷并采取相應(yīng)的維修形式是十分必要的,這有助于提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性,減少維護(hù)費(fèi)用。傳統(tǒng)的傅立葉變換只能確定一個函數(shù)奇異性的整體性質(zhì),而難以確定奇異點(diǎn)在空間的位置及分布情況。小波變換具有在時域和頻域局部放大性質(zhì)。本文在構(gòu)造一種新的基本小波的基礎(chǔ)上,利用小波分析對結(jié)構(gòu)損傷時刻、位置和程度進(jìn)行了識別研究。論文的主要內(nèi)容如下:

2、　　 本文首先概述了結(jié)構(gòu)損傷檢測的研究現(xiàn)狀,介紹了基于振動測試的的結(jié)構(gòu)損傷檢測的國內(nèi)外研究進(jìn)展和分類。介紹了小波分析方法用于結(jié)構(gòu)損傷檢測的基本理論,包括傅里葉變換和小波變換的基本概念和理論,比較了傅里葉變換和小波變換在結(jié)構(gòu)損傷檢測中的特點(diǎn).
　　 根據(jù)結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)特性,提取結(jié)構(gòu)損傷時的信號,由此特性構(gòu)造了適合結(jié)構(gòu)損傷分析的指數(shù)小波,并驗(yàn)證了該小波具有偶數(shù)項(xiàng)的消失矩的特點(diǎn),其自適應(yīng)能力很強(qiáng)。從Lipschitz指數(shù)出發(fā),通過分

3、析信號小波變換的特征,給出了損傷信號檢測的原理。數(shù)值計(jì)算表明,利用該小波進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測是有效性的,能夠?qū)Y(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行預(yù)警。
　　 從模式識別的角度,采用具有高頻分辨率的小波包變換,分析了結(jié)構(gòu)損傷信號換特征。通過計(jì)算小波包分解樹上不同節(jié)點(diǎn)處的系數(shù)節(jié)點(diǎn)能量和信號成份節(jié)點(diǎn)能量,能夠把時域無限的測試振動信號降維獲得有限個節(jié)點(diǎn)能量特征指標(biāo)。利用曲率模態(tài)進(jìn)行損傷檢測的原理,提出將小波包曲率能量變化率作為損傷指標(biāo)。通過對簡支梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模