基于支持向量回归的钢绞线应力识别方法研究
发布时间：2021-12-17 08:59
钢绞线是各类型大跨径桥梁的关键受力构件,其性能直接决定了结构的承载能力和耐久性,然而,在桥梁长期服役期内受环境侵蚀、材料徐变、荷载超限等多因素影响不可避免的出现性能退化,降低结构的长期性能和安全性。开展在役桥梁钢绞线应力监测/检测技术研究,提出准确有效的实桥应力监测/检测技术方法有利于建立更加完善的桥梁状态评估体系,对保障我国日益庞大的“老龄化”桥梁的安全运营和科学管养有重要意义。本文开展钢绞线应力水平检测方法研究,以钢绞线超声导波传播特性受应力状态影响为契入点,采用有限元仿真模拟及实验方法分析不同张力条件下钢绞线导波传播过程,提出以小波包变换和奇异值分解相结合的导波信号应力特征提取算法对导波信号中的应力特征参量-导波奇异值向量进行提取,引入回归分析和支持向量回归方法,建立导波奇异值向量与钢绞线应力水平间的关系模型,实现钢绞线应力水平的量化识别,主要研究成果如下:(1)提出了基于小波包变换和奇异值分解的导波应力特征提取算法。采用有限元数据和实验数据,验证了该算法的有效性。提取的导波奇异值向量能够反映应力变化,且奇异值向量特征维数较低,方便用于进一步的钢绞线应力水平量化识别。(2)建立了...
【文章来源】： 重庆交通大学重庆市
【文章页数】：84 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及发展动态
1.2.1 钢绞线应力识别方法研究
1.2.2 超声导波在应力识别中的应用研究
1.2.3 支持向量回归在量化识别中的研究
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 导波信号处理方法
2.1 导波信号处理基础理论
2.1.1 小波包变换理论
2.1.2 奇异值分解理论
2.1.3 导波奇异值向量提取
2.2 应力识别基础算法
2.2.1 线性回归分析
2.2.2 支持向量回归分析
2.3 本章小结
第3章 钢绞线中导波传播有限元仿真模拟
3.1 有限元模型
3.1.1 模型几何与材料参数
3.1.2 单元选择与网格划分
3.1.3 边界条件与荷载施加
3.1.4 钢丝间接触的模拟
3.2 有限元模型敏感性分析
3.2.1 张拉荷载施加方式
3.2.2 张拉荷载幅值曲线
3.2.3 张拉荷载施加时长
3.2.4 摩擦系数
3.2.5 激励信号
3.3 有限元结果分析
3.3.1 钢绞线中导波传播过程
3.3.2 模拟导波信号分析
3.4 本章小结
第4章 超声导波传播及应力加载实验
4.1 实验方案设计
4.1.1 实验概况
4.1.2 传感器布置位置
4.1.3 激励信号
4.2 实测导波信号分析
4.2.1 200 kHz正弦激励信号
4.2.2 宽频带激励信号
4.2.3 不同激励信号奇异值向量距对比分析
4.3 本章小结
第5章 基于实验数据的应力识别结果分析
5.1 支持向量回归模型训练与预测
5.1.1 样本集构成
5.1.2 核函数选择
5.1.3 基于粒子群算法的模型参数优化
5.2 模型对比分析
5.3 模型影响因素分析
5.3.1 样本数目
5.3.2 模型参数
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文及取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢绞线截面应力及破坏模式的有限元分析 [J]. 吴志杰,丁政,孙传平,张利民. 中国科技论文. 2018(22)
[2]基于导波模态转角的钢绞线张拉力计算方法研究 [J]. 钱骥,杨金川,李长春,张俊波. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(11)
[3]等值张拉时基于振动法的平行钢绞线索索力测试分析 [J]. 韩州斌,李东升,杨洋. 公路交通科技. 2018(02)
[4]基于纵向超声导波管道非通透缺陷检测研究 [J]. 童今鸣,胡明慧. 声学技术. 2017(03)
[5]SH导波在钢板缺陷检测中的传播特性 [J]. 刘素贞,刘亚洲,张闯,金亮. 声学技术. 2017(02)
[6]基于LC振荡的钢绞线应力测量研究 [J]. 张奔牛,袁灿,陈卓敏,李星星. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]基于SIE和SVR的液压泵故障定量诊断 [J]. 王余奎,李洪儒,许葆华. 振动.测试与诊断. 2017(01)
[8]基于超声导波的钢轨完整性检测方法研究 [J]. 朱力强,许西宁,余祖俊,史红梅,段翔宇. 仪器仪表学报. 2016(07)
[9]基于纵向模态超声导波陷频特性的钢绞线拉力测量新方法 [J]. 吴斌,张瑞芳,刘秀成,曹海洋,韩强,何存富. 机械工程学报. 2016(12)
[10]基于声弹性效应的钢轨应力检测方法 [J]. 许西宁,叶阳升,余祖俊,江成,高宏伟. 北京交通大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]基于漏磁检测的油管缺陷量化研究[D]. 蹇清平.西南石油大学. 2015
[2]复杂预应力体系梁式结构有效预应力预测理论与方法研究[D]. 郭琦.长安大学. 2008
硕士论文
[1]超声导波在钢绞线中传播的时频能量分析[D]. 陈鑫.重庆交通大学. 2018
[2]基于盲孔法的钢束有效预应力检测研究[D]. 袁勤.哈尔滨工业大学. 2018
[3]基于反馈型DS理论的高速列车转向架故障诊断研究[D]. 饶川.西南交通大学. 2018
[4]基于盲孔法的桥梁有效预应力检测研究[D]. 陈际光.哈尔滨工业大学. 2016
[5]基于二维傅立叶变换的杆类结构导波频散特性有限元分析[D]. 田博.北京工业大学. 2014
[6]涡流与电磁超声复合无损检测技术研究[D]. 唐华溢.浙江大学. 2014
[7]预应力混凝土桥梁有效预应力测试技术应用[D]. 喻国强.长安大学. 2013
[8]基于支持向量回归的轴承故障定量诊断方法研究[D]. 赵凯.苏州大学. 2012
[9]基于奇异值分解的信号处理方法及其在机械故障诊断中的应用[D]. 曾作钦.华南理工大学. 2011
[10]大跨中承式拱桥短吊杆结构行为研究[D]. 孔庆凯.西南交通大学. 2003
本文编号：3539801
【文章来源】： 重庆交通大学重庆市
【文章页数】：84 页
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及发展动态
1.2.1 钢绞线应力识别方法研究
1.2.2 超声导波在应力识别中的应用研究
1.2.3 支持向量回归在量化识别中的研究
1.3 主要研究内容及技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 导波信号处理方法
2.1 导波信号处理基础理论
2.1.1 小波包变换理论
2.1.2 奇异值分解理论
2.1.3 导波奇异值向量提取
2.2 应力识别基础算法
2.2.1 线性回归分析
2.2.2 支持向量回归分析
2.3 本章小结
第3章 钢绞线中导波传播有限元仿真模拟
3.1 有限元模型
3.1.1 模型几何与材料参数
3.1.2 单元选择与网格划分
3.1.3 边界条件与荷载施加
3.1.4 钢丝间接触的模拟
3.2 有限元模型敏感性分析
3.2.1 张拉荷载施加方式
3.2.2 张拉荷载幅值曲线
3.2.3 张拉荷载施加时长
3.2.4 摩擦系数
3.2.5 激励信号
3.3 有限元结果分析
3.3.1 钢绞线中导波传播过程
3.3.2 模拟导波信号分析
3.4 本章小结
第4章 超声导波传播及应力加载实验
4.1 实验方案设计
4.1.1 实验概况
4.1.2 传感器布置位置
4.1.3 激励信号
4.2 实测导波信号分析
4.2.1 200 kHz正弦激励信号
4.2.2 宽频带激励信号
4.2.3 不同激励信号奇异值向量距对比分析
4.3 本章小结
第5章 基于实验数据的应力识别结果分析
5.1 支持向量回归模型训练与预测
5.1.1 样本集构成
5.1.2 核函数选择
5.1.3 基于粒子群算法的模型参数优化
5.2 模型对比分析
5.3 模型影响因素分析
5.3.1 样本数目
5.3.2 模型参数
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 进一步工作展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文及取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢绞线截面应力及破坏模式的有限元分析 [J]. 吴志杰,丁政,孙传平,张利民. 中国科技论文. 2018(22)
[2]基于导波模态转角的钢绞线张拉力计算方法研究 [J]. 钱骥,杨金川,李长春,张俊波. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2018(11)
[3]等值张拉时基于振动法的平行钢绞线索索力测试分析 [J]. 韩州斌,李东升,杨洋. 公路交通科技. 2018(02)
[4]基于纵向超声导波管道非通透缺陷检测研究 [J]. 童今鸣,胡明慧. 声学技术. 2017(03)
[5]SH导波在钢板缺陷检测中的传播特性 [J]. 刘素贞,刘亚洲,张闯,金亮. 声学技术. 2017(02)
[6]基于LC振荡的钢绞线应力测量研究 [J]. 张奔牛,袁灿,陈卓敏,李星星. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]基于SIE和SVR的液压泵故障定量诊断 [J]. 王余奎,李洪儒,许葆华. 振动.测试与诊断. 2017(01)
[8]基于超声导波的钢轨完整性检测方法研究 [J]. 朱力强,许西宁,余祖俊,史红梅,段翔宇. 仪器仪表学报. 2016(07)
[9]基于纵向模态超声导波陷频特性的钢绞线拉力测量新方法 [J]. 吴斌,张瑞芳,刘秀成,曹海洋,韩强,何存富. 机械工程学报. 2016(12)
[10]基于声弹性效应的钢轨应力检测方法 [J]. 许西宁,叶阳升,余祖俊,江成,高宏伟. 北京交通大学学报. 2015(04)
博士论文
[1]基于漏磁检测的油管缺陷量化研究[D]. 蹇清平.西南石油大学. 2015
[2]复杂预应力体系梁式结构有效预应力预测理论与方法研究[D]. 郭琦.长安大学. 2008
硕士论文
[1]超声导波在钢绞线中传播的时频能量分析[D]. 陈鑫.重庆交通大学. 2018
[2]基于盲孔法的钢束有效预应力检测研究[D]. 袁勤.哈尔滨工业大学. 2018
[3]基于反馈型DS理论的高速列车转向架故障诊断研究[D]. 饶川.西南交通大学. 2018
[4]基于盲孔法的桥梁有效预应力检测研究[D]. 陈际光.哈尔滨工业大学. 2016
[5]基于二维傅立叶变换的杆类结构导波频散特性有限元分析[D]. 田博.北京工业大学. 2014
[6]涡流与电磁超声复合无损检测技术研究[D]. 唐华溢.浙江大学. 2014
[7]预应力混凝土桥梁有效预应力测试技术应用[D]. 喻国强.长安大学. 2013
[8]基于支持向量回归的轴承故障定量诊断方法研究[D]. 赵凯.苏州大学. 2012
[9]基于奇异值分解的信号处理方法及其在机械故障诊断中的应用[D]. 曾作钦.华南理工大学. 2011
[10]大跨中承式拱桥短吊杆结构行为研究[D]. 孔庆凯.西南交通大学. 2003
本文编号：3539801
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