基于廣義柔度矩陣和小波分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法.pdf

1、本文提出了三種廣義柔度矩陣，即比例柔度矩陣、弦轉(zhuǎn)角柔度矩陣及軸向應(yīng)變?nèi)岫染仃?，發(fā)展了相應(yīng)的損傷識(shí)別方法；然后由基于模態(tài)分析的損傷識(shí)別方法的思想，發(fā)展了一系列基于小波分析的損傷識(shí)別方法。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，由于在環(huán)境激勵(lì)或其他外界激勵(lì)未知的情況下，無(wú)法構(gòu)建結(jié)構(gòu)的柔度矩陣，也就不能利用基于柔度的方法進(jìn)行損傷識(shí)別，本文提出了利用測(cè)試的幅值任意的模態(tài)構(gòu)建與結(jié)構(gòu)柔度矩陣成比例的柔度矩陣（即比例柔度矩陣，簡(jiǎn)稱(chēng)PFM）的方法，研究了如

2、何在測(cè)試自由度不完備的情況下構(gòu)建比例柔度矩陣。PFM的提出和應(yīng)用將使現(xiàn)有的基于柔度的損傷識(shí)別方法推廣到環(huán)境激勵(lì)或其他激勵(lì)源未知的情況和測(cè)試自由度不完備的情況。
　　其次，提出了兩種廣義柔度矩陣，即弦轉(zhuǎn)角柔度矩陣和軸向應(yīng)變?nèi)岫染仃?，發(fā)展了相應(yīng)的損傷識(shí)別方法。針對(duì)梁式或者板式結(jié)構(gòu)，提出了弦轉(zhuǎn)角柔度（ASHF）矩陣，解決了基于傳統(tǒng)柔度差值的損傷定位方法無(wú)法對(duì)某些具有自由邊界條件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行多損傷識(shí)別問(wèn)題。針對(duì)以軸向受力為主的結(jié)構(gòu)，提出了軸

3、向應(yīng)變?nèi)岫龋ˋSF）矩陣。ASHF和ASF矩陣中的元素與結(jié)構(gòu)構(gòu)件或單元相對(duì)應(yīng)，因此基于這兩類(lèi)柔度矩陣的方法可以將損傷直接定位到單元，而且可以在一定程度上定量損傷。這兩類(lèi)方法還適用于測(cè)試自由度不完備的情況，所需要的模態(tài)數(shù)較少。
　　第三，對(duì)于土木結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵(lì)下的損傷識(shí)別問(wèn)題，提出了將結(jié)構(gòu)響應(yīng)點(diǎn)間的互相關(guān)函數(shù)代替響應(yīng)進(jìn)行小波變換或小波包變換，以各頻段的能量在總能量中的比例為特征參量、采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者損傷置信準(zhǔn)則方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別

4、。
　　第四，提出了基于小波變換的動(dòng)態(tài)殘余量（DRWT），并由結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)方程推導(dǎo)了DRWT的表達(dá)式。DRWT有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（a）對(duì)于單損傷情況，兩個(gè)尺度上的DRWT之間的比值（RDRWT）是損傷位置的函數(shù)，對(duì)損傷位置敏感，而與損傷程度無(wú)關(guān)；（b）DRWT對(duì)損傷程度敏感。因此分別以RDRWT和DRWT為損傷特征參量，提出了基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩步損傷識(shí)別方法，使損傷定位和損傷定量先后進(jìn)行，從而大大減少了訓(xùn)練樣本的數(shù)量，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5、此外，提出了基于DRWT的損傷定位指標(biāo)（DIRWC），該損傷指標(biāo)可用于多損傷識(shí)別。
　　最后，提出了殘余小波力（RWF），發(fā)展了基于RWF的損傷識(shí)別方法。由RWF幅值中脊的分布，不僅可以容易地確定損傷位置，而且能觀(guān)測(cè)到損傷發(fā)生和發(fā)展的進(jìn)程。在此基礎(chǔ)上，提出了基于RWF的損傷定位指標(biāo)（DLIRWF），由具有較大DLIRWF值的自由度可以定位損傷位置。針對(duì)本文提出的基于DRWT和基于RWF的方法，提出了進(jìn)行連續(xù)小波變換時(shí)變換尺度的選擇