基于Hilbert-Huang變換的結(jié)構(gòu)非線性識(shí)別研究.pdf

1、由于中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)、綜合國力以及科技水平的快速發(fā)展，中國在民生工程、基礎(chǔ)工程方面進(jìn)行了大量的建設(shè)。在荷載的長期效應(yīng)、疲勞效應(yīng)和突變效應(yīng)等因素的共同作用下，土木結(jié)構(gòu)容易引發(fā)災(zāi)難性的突發(fā)事故。因此，檢測和診斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，評估結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、適用性和耐久性，成為土木工程和防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。結(jié)構(gòu)識(shí)別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，具有很重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文首先介紹了希爾伯特-黃變換（Hilbert-Huang

2、Transform，簡稱HHT）方法，HHT是一種自適應(yīng)的、高效處理非線性、非穩(wěn)態(tài)的數(shù)據(jù)分析方法，然后嘗試使用HHT在處理非線性結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用。
　　在第二部分介紹了希爾伯特變換（Hilbert Transform簡稱HT）和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解（Empirical Mode Decomposition，簡稱EMD）以及總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EnsembleEmpirical Mode Decomposition，簡稱EEMD)的具體內(nèi)容。并

3、討論了關(guān)于信號包絡(luò)取值方法的問題，并通過幾個(gè)算例分析討論了各種包絡(luò)計(jì)算方法的優(yōu)劣。
　　論文第三部分介紹非線性的種類以及工程中相應(yīng)的實(shí)例。然后利用線性振動(dòng)理論中線性結(jié)構(gòu)頻率響應(yīng)函數(shù)的Fourier逆變換是具有因果關(guān)系的信號這一理論基礎(chǔ)，簡述了利用Hilbert變換推導(dǎo)判斷結(jié)構(gòu)的非線性特性的公式，畫出結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)曲線和其Hilbert變換后曲線，通過比較兩者之間的差異來判斷結(jié)構(gòu)非線性。并采用在地震激勵(lì)下的單自由度振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行初

4、步驗(yàn)證表明方法的可行性，進(jìn)而分別對一組四自由度白噪聲激勵(lì)的線性和非線性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，驗(yàn)證了方法的有效性。
　　論文第四部分采用Hilbert-Huang變換對時(shí)變阻尼自由振動(dòng)系統(tǒng)以及常見的Duffing振動(dòng)系統(tǒng)和Van der Pol振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。首先通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解將振動(dòng)信號分解為自由振動(dòng)信號和強(qiáng)迫振動(dòng)信號并利用經(jīng)驗(yàn)包絡(luò)法得到分解后的信號的振幅包絡(luò)線和瞬時(shí)頻率。進(jìn)而使用瞬時(shí)振幅及瞬時(shí)頻率通過最小二乘法估計(jì)得到振動(dòng)