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基于分形理论和小波分析的桥梁结构损伤识别研究
| 论文题名： | 基于分形理论和小波分析的桥梁结构损伤识别研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;损伤识别;分形理论;小波分析;数值模拟 |
| 摘要： | 桥梁结构由于其结构本身性能退化及外部因素的影响会发生损伤、裂纹等形式的破坏。结构一旦发生破坏，将造成重大的人员伤亡，威胁社会的安定与国家的长治久安。因此，防患于未然，为了避免重大桥梁事故的发生，对已有桥梁结构进行健康状况监测，探索一种简便有效的检测方法，便具有重要的学术价值及实用意义。 本文以小波分析和分形维数为基本工具，以结构的振动信息为基础进行桥梁结构损伤识别（主要进行损伤定位），主要进行了以下几方面的研究： 首先提出了一种基于分形理论与振型相结合的损伤定位方法；损伤的存在使结构的振型曲线在损伤位置的不规则程度变大，而Katz分形维数可用来定量描述曲线的这种不规则程度，因此利用 Katz滑动窗沿振型曲线滑动，得到各测点的分形维数，并将含裂纹简支梁与完好简支梁各测点分形维数相比较便可进行损伤识别；并将分析裂纹处于结构不同位置、裂纹相对深度的大小及裂纹条数对损伤定位效果的影响。 其次引入小波分析的概念，并通过小波的多分辨率分析功能，对冲击荷载作用下多阶模态叠加振动响应进行有效的分离，以其中识别效果最好的一阶模态响应为处理对象，定义相对小波能量分形维数差与一阶加速度响应分形维数差两种损伤，并对损伤进行定位，通过简支梁的数值模拟及实验进行验证。 最后通过结合小波能量与模态柔度曲率差都对损伤敏感的特性，提出一种相对小波包能量柔度曲率差损伤指标来判断损伤位置；并与仅基于相对小波包能量曲率差的方法进行比较，通过连续梁的数值模拟及连续梁的试验验证说明该方法的可行性。 |
| 作者： | 孙良 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘习军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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