小波奇異性檢測在梁結(jié)構(gòu)損傷識別中的研究.pdf

1、梁是土木工程結(jié)構(gòu)中最簡單基本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此高效、實用的梁體損傷識別方法是很重要的。本研究采用20世紀(jì)80年代后期新興的小波分析方法。它能很好地分析信號的奇異點位置及奇異性強弱，因而通過小波分析方法能較好地識別出梁內(nèi)的損傷。
　　以往的一些研究大多是基于模態(tài)參數(shù)的動力指標(biāo)分析法，這種方法簡單易行，在一定程度上能識別損傷，但是對損傷識別的定位能力較差，并且對結(jié)構(gòu)微小的損傷不敏感，此外，動力指標(biāo)對噪音等環(huán)境因素的影響較敏感，且由于需要

2、損傷之前的動力指標(biāo)，給工程實際帶來一定的困難。針對基于模態(tài)參數(shù)的損傷識別的缺點，本文研究了基于非模態(tài)參數(shù)的損傷識別方法，此方法不需要結(jié)構(gòu)完好狀態(tài)的模型和數(shù)據(jù)信息。本文運用有限元軟件ANSYS建立含裂縫的試驗梁模型，通過對提取的撓度曲線以及時程曲線進行小波分析識別梁的損傷。研究內(nèi)容和研究成果主要包括以下幾個方面：
　　（1）本文利用小波變換工具，對當(dāng)前結(jié)構(gòu)的變形即撓度信號進行分析和處理，從而識別出損傷的所在。對于對矩形沖擊荷載、三角

3、形沖擊荷載作用后的簡支梁的動撓度曲線采用Mexicanhat小波進行小波變換，可以從小波的模極大值得出裂縫的存在及其位置。采用本文方法對于損傷小于0.1的情況也能夠較好的識別出。同時，以兩處損傷為例，研究了多損傷情況下，小波工具識別損傷的有效性。分析結(jié)果說明了在兩處損傷存在的情況下，損傷的存在和損傷的位置也能很好的識別。并且通過不同損傷程度的對比，得出小波系數(shù)幅值與損傷的程度成正比。
　?。?）利用一維連續(xù)小波變換對單點的位移時程

4、信號進行了處理分析，這種方法可以克服提取撓度曲線時需要布設(shè)很多傳感器的缺點。只要較少的傳感器即可達(dá)到損傷檢測目的。目前，車輛在行駛時，車輛沖擊作用對橋梁的影響還沒有完全符合實際的理論分析和計算。只能采用比較粗糙的近似方法。本模型中將這種作用近似的簡化為移動簡諧荷載，提取單點的位移時程曲線進行小波分析。當(dāng)存在一處損傷時，確定損傷位置的誤差僅在以內(nèi)。多處損傷的情況下?lián)p傷的存在較容易確定，但由于奇異點的移位，使得損傷位置的確定誤差較大。

5、>　?。?）在ANSYS里建立鋼筋混凝土簡支梁模型，相應(yīng)的汽車荷載的簡化為三個作用力，三個作用力、、依次進入梁體時，由于荷載由無1F2F3F到有會使小波系數(shù)產(chǎn)生奇異性。此奇異性遠(yuǎn)大于損傷所產(chǎn)生的奇異性，在損傷識別時要加以剔除。剔除荷載變化引起的奇異性以后，單處損傷時，出現(xiàn)一組奇異點，兩處損傷時，出現(xiàn)兩組奇異點。
　　（4）此外，還研究了不同的分析尺度、不同的損傷程度、不同的小波函數(shù)、不同的采樣點位置以及噪聲等因素對損傷識別的影響。