网架结构损伤识别小波分析降噪方法研究

发布时间：2019-09-22 17:08

【摘要】：结构损伤识别是确保建筑物在使用寿命内不会发生重大破坏,导致人员伤亡及财产损失的重要保障。由于受传感器的精度及结构服役环境的影响,采集的结构响应信息不可避免的会含有噪声。使用含噪的结构响应信息直接进行损伤识别会导致损伤识别的精度降低,进而导致识别结果出现误差甚至错误识别。本文针对这一现象,采用小波阈值降噪方法对结构的加速度响应信号进行降噪。本文考虑了网架结构的结构特点,确定小波阈值降噪方法的小波基函数及其分解层数,小波阈值函数及小波阈值估计,得到一个适用于网架结构的小波阈值降噪方法;然后通过数值模拟,对加速度响应信息进行降噪,观察降噪前后的损伤识别结果,印证这种小波降噪方法的准确性;最后通过试验验证,对试验收集到的响应信息进行降噪并对比观察降噪前后的损伤识别结果,证明了这个小波降噪方法在实际结构中的有效性。本文的主要内容和步骤如下:1.使用小波阈值降噪方法对网架结构加速度信息进行降噪,用小波分析法得到的加速度高频信息,通过列举法对比在不同情况下所得的加速度高频信息,确定合适的小波基函数及分解层数,阈值函数及阈值估计方法。得出一种适用于网架损伤识别的小波阈值降噪方法。2.建立网架结构有限元模型,以加速度响应作为损伤因子,使用两步法对网架结构进行损伤识别判定。使用含噪信息进行损伤识别,确定噪声会影响到网架结构的损伤识别的精度和准确性。然后使用小波阈值降噪方法对加速度响应进行降噪,再进行结构损伤识别,所得的损伤识别结果的精度和准确性得到了提高。证明本文提出的小波阈值降噪方法的准确性。3.建立网架结构的试验模型,利用试验获得网架结构的损伤前后的加速度响应信号。首先对含有噪声的加速度响应进行损伤识别,然后对降噪后的加速度响应进行损伤识别。对比降噪前后的损伤识别结果,可以得出降噪后的识别结果的精度得到了提高。证明本文提出的小波阈值降噪方法的可行性。本文提出了一个适用于网架结构损伤识别的小波阈值降噪方法,并证明此方法降噪可以有效提高网架结构损伤识别的精度和准确性。
【图文】：

r/180 （即焊缝损伤为 90 °损伤）时，取其 x 方向轴向刚度系数为3.09258E 9N/m，y 方向弯曲刚度系数为1.16826E+7N m/rad[23]~[24]。那么此时Matrix27 等效单元的刚度矩阵如图 2-1 所示。使用 ANSYS 建立的网架结构数值模拟模型如图 2-2、图 2-3 及图 2-4 所示。3.09258e9 0 0 0 0 0 3.09258e9 0 0 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 01.16826e7 0 0 0 0 0 -1.16826e7 01e14 0 0 0 0 0 -1e143.09258e9 0 0 0 0 01e14 0 0 0 01e14 0 0 01e14 0 0 对称1.16826e7 01e14 图 2-1 90°焊缝时 Matrix27 的单元刚度矩阵

r/180 （即焊缝损伤为 90 °损伤）时，取其 x 方向轴向刚度系数为3.09258E 9N/m，，y 方向弯曲刚度系数为1.16826E+7N m/rad[23]~[24]。那么此时Matrix27 等效单元的刚度矩阵如图 2-1 所示。使用 ANSYS 建立的网架结构数值模拟模型如图 2-2、图 2-3 及图 2-4 所示。3.09258e9 0 0 0 0 0 3.09258e9 0 0 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 0 01e14 0 0 0 0 0 -1e14 0 01.16826e7 0 0 0 0 0 -1.16826e7 01e14 0 0 0 0 0 -1e143.09258e9 0 0 0 0 01e14 0 0 0 01e14 0 0 01e14 0 0 对称1.16826e7 01e14 图 2-1 90°焊缝时 Matrix27 的单元刚度矩阵
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU356;TU317

【参考文献】

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本文编号：2540072