基于模型修正与图像处理的多尺度结构损伤识别
[Abstract]:Damage identification of structures plays an important role in the evaluation and maintenance of existing structures. Combined with the structural dynamic index and crack index, this paper uses the model correction method based on the sensitivity of frequency response function to identify the whole damage of the structure, and uses the crack identification technology based on image processing and three-dimensional reconstruction to identify the local damage of the structure. To form a multi-scale damage identification method from whole to local, from macro to micro. The main achievements of this paper are as follows: (1) aiming at the idea of multi-scale damage identification from whole to local, this paper uses the method of model modification to realize the damage location and damage degree judgment of the whole structure; On this basis, the image processing and other methods are used to realize the quantitative identification of local cracks, so that the two damage identification methods are connected in logic and operation. (2) in the model modification based on the sensitivity of frequency response function, the two damage identification methods are connected with each other in logic and operation. Based on parameter sensitivity analysis, ill-conditioned sensitivity equations, selection of frequency response function frequency points for constructing sensitivity equations, damping treatment and so on, two kinds of sensitivity indexes are given. A frequency band selection index considering index sensitivity and ill-conditioned sensitivity equations is proposed and illustrated by numerical examples. (3) in the model modification based on the sensitivity of frequency response function, the index is verified by numerical examples. In order to deal with the incomplete data, a two-step adaptive correction method is proposed to reduce and aggregate the whole finite element model and expand the frequency response function of local substructure, which realizes the accurate identification of local damage when the test data is seriously incomplete. A numerical example of a four-sided fixed-support finite element plate is given to verify that the test data is seriously incomplete (about 6% freedom) and there is noise interference. The effectiveness and accuracy of the damage identification method. (4) in the crack recognition based on image processing, an adaptive noise reduction algorithm is proposed for the possible strong noise in the concrete surface crack image. Combined with background reduction and Niblack's binarization, the method optimally eliminates noise while maintaining the same crack shape during image processing. At the same time, according to the common complex crack form in concrete structure, this paper puts forward the decomposition and numbering of complex crack and the method of dealing with it separately, so that the parameter calculation of crack width and length can be completed accurately. The validity and accuracy of the algorithm are verified by multi-group experiments. (5) in the research of surface crack recognition of concrete structures, the problems existing in the traditional image recognition methods are analyzed, and the 3D reconstruction technology is used to solve the problem. The technology of crack recognition under three-dimensional condition is put forward: through the steps of three-dimensional reconstruction of fracture body surface, two-dimensional image recognition of crack parameters, and three-dimensional parallel projection of crack body, the slant shooting of fracture image can be realized. Multi-surface penetration crack identification and large-area fracture combination, integrated identification. The experimental results show that the method has strong application value.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU317
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,本文编号:2442859
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