基于振型小波分析的结构损伤识别研究

发布时间：2019-11-07 06:55

【摘要】：随着国民经济的快速发展,土木、机械、航空等领域各类工程结构不断增多,这些结构在运营中往往会产生结构性损伤,某些损伤甚至可能诱发灾难性事故,所以对现役工程结构进行损伤识别具有重要的工程价值,并已成为目前研究的热点之一。被誉为“数学显微镜”的小波分析方法在信号特征提取、奇异性检验等方面具有独特优势,有可能成为结构损伤识别与判定的有效技术手段并有广阔的应用推广前景。本文以一简支梁结构模型为研究对象,基于结构振型参数的小波分析与处理,对其识别结构损伤的能力与效果进行较为系统的研究。 首先对小波分析的发展、基本理论、信号奇异性检验理论进行了总结；对简支梁具有典型结构损伤(裂缝、裂缝群、局部刚度减弱等)时的力学条件以及模态参数求解方法进行了分析,阐述了基于结构振型小波分析技术手段对结构损伤位置、损伤程度进行识别的原理与方法。 针对受损简支梁结构模型,采用有限元数值模拟计算分析方法,基于振型小波分析对不同损伤类型、不同损伤位置、不同损伤程度等的识别进行了系统研究,研究表明,结构振型的小波变换及其相关系数可以分别对结构损伤的位置与程度实现有效判定。进一步地,论文对振型小波分析中不同尺度、不同小波基、不同振型的选择对结构损伤识别效果的影响进行了较全面的探讨。 论文模拟制作了受损简支梁结构,采用Polytec激光扫描测振技术,首次以室内结构模态试验的方法获取结构振型数据,对基于振型小波分析进行结构损伤识别的原理和方法进行了实验验证,表明论文所述分析手段与方法能够对结构损伤实现有效定位,具有一定的工程实用性。
【图文】：

系数行列式必等于零，由此可得带裂缝梁的自由振动频率和振型函数。3.3基于小波分析的损伤梁裂缝识别原理不失一般性，以图3一1所示简支梁为例，，基于小波分析对其进行损伤识别。假设该梁具有三种常见类型的损伤，分别为离散裂缝损伤(Dl)、裂缝群损伤(D2)以及梁内某段刚度减弱损伤(D3)，如图3一4所示，其中梁内某段刚度减弱损伤可以模拟钢筋混凝土梁施工过程中配筋尤其是受力筋数量减少情况。 DIDZD3/////////卜一一一—一二一—一州图3一4梁损伤示意图由前一节分析可知，这三种形式的损伤均可归结为在梁的某个截面处，梁的刚度降低。其中，抗弯刚度EI只与结构材料的弹性模量E和截面几何特性I有关。设刚度变化起始截面为、，其左右两侧有EI(犷)‘EI(v一)

西南交通大学硕士研究生学位论文第27页即损伤系数为占二a/h=20/40二0.5。通过大型有限元软件ANSYS对其进行有限元动力分析，建模采用SOLID45实体单元，将全梁沿梁长方向划分为800个单元，每个单元长度均为lmm，由梁左端开始对单元进行编号，单元编号数即为单元右端距梁左端距离，即裂缝单元节点编号为301、302和303号，有限元模型如图4一2所示。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH165.3

【参考文献】

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本文编号：2557161