基于小波分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、針對(duì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和復(fù)雜性特點(diǎn),目前應(yīng)用較多的一些損傷識(shí)別方法具有一定的局限性,難以滿(mǎn)足要求.該文以小波分析為工具,從多尺度理論和模式識(shí)別的思想出發(fā),提出了多尺度損傷信息分析和多傳感器信息融合的損傷識(shí)別方法,并結(jié)合數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)對(duì)基于小波分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的四個(gè)步驟進(jìn)行了較為完整的研究.從信息獲取的角度首次在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中提出了多尺度分析理論.對(duì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行了分析,指出目前結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中首要的問(wèn)題

2、是測(cè)試信號(hào)的分析處理.基于小波分析提出了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中損傷識(shí)別的四階段分析方法,即損傷預(yù)警→損傷確認(rèn)→損傷定位→損傷定量,并給出了流程圖.分析了結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時(shí)其動(dòng)力參數(shù)的變化特征.應(yīng)用小波變換把結(jié)構(gòu)動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程在不同尺度上進(jìn)行了分解,得到了不同尺度上各動(dòng)力參數(shù)的描述,證明了應(yīng)用小波多尺度分析能得到更多的結(jié)構(gòu)損傷信息.按狀態(tài)空間方程,編制了MATLAB平臺(tái)上的結(jié)構(gòu)損傷模擬程序SDSP.通過(guò)不同激勵(lì)荷載下的損傷數(shù)值模擬和損傷時(shí)域識(shí)別,

3、認(rèn)為針對(duì)一定的結(jié)構(gòu)損傷,不同位置的加速度傳感器在不同分解尺度上所反應(yīng)的損傷信息量是不同的;在離激勵(lì)荷載頻帶較遠(yuǎn)的頻帶尺度上,結(jié)構(gòu)損傷指示更明顯.對(duì)于基于小波分析的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中合理選擇采樣頻率和確定分解尺度數(shù)具有理論指導(dǎo)意義.探討了結(jié)構(gòu)損傷預(yù)警的特點(diǎn)和重要性,提出了一種應(yīng)用兩種小波進(jìn)行分解和重構(gòu)的損傷預(yù)警方法,并定義了一個(gè)多尺度信號(hào)損傷奇異點(diǎn)搜尋的指標(biāo)λ<,κ>,以預(yù)警指標(biāo)閾值μ能有效識(shí)別結(jié)構(gòu)是否發(fā)生損傷.從Lipschitz指數(shù)出發(fā),

4、給出了白噪聲和損傷信號(hào)的小波系數(shù)在時(shí)間-尺度相平面上的特點(diǎn),分析了根據(jù)小波系數(shù)模極大值在各尺度上的奇異性來(lái)進(jìn)行損傷預(yù)警的方法及其抗噪原理.通過(guò)在無(wú)噪和含噪條件下的連續(xù)梁損傷數(shù)值實(shí)驗(yàn),研究了小波系數(shù)模極大值法和小波多尺度信號(hào)分解法進(jìn)行損傷預(yù)警的有效性和抗噪能力.研究了結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中的特征提取和模式分類(lèi)方法.對(duì)小波包節(jié)點(diǎn)能量特征提取方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式分類(lèi)器的構(gòu)造進(jìn)行了分析和闡述.從模式分類(lèi)和"局部控制、全局參與"的思想出發(fā),提出了耦合神經(jīng)網(wǎng)