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基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究
| 论文题名： | 基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究 |
| 关键词： | 小波变换;损伤识别;预警指标;Lipschitz指数;桥梁结构;有限元分析 |
| 摘要： | 针对桥梁结构在运营时由于受到外界复杂因素影响可能造成局部损伤，本文以小波分析为工具，利用小波分析时频窗口的自适应性来检测信号的突变信息，以识别结构的损伤。对简支梁、连续梁、悬臂梁的损伤及其识别进行了数值模拟，研究了基于小波变换的结构损伤预警、损伤定位、损伤定量，主要研究内容如下： (1)对基于小波包节点能量的结构损伤预警进行了研究。首先分析了节点的能量信息和结构损伤之间的联系，进而提出了以小波包节点能量相对值作为损伤预警的指标，通过有限元ANSYS对连续梁进行损伤数值模拟分析，得到损伤前后的模态频率的变化，同时对ANSYS瞬态分析得到的加速度在MATLAB进行小波包处理，得到了损伤前后的能量相对值变化，通过比较可以验证能量变化对于损伤的敏感性更高，并且不需要更多的结构参数信息，因此可以较好实现在线损伤预警。 (2)研究了基于曲率模态和小波变换进行结构损伤定位的方法。首先单独分析了曲率模态和小波变换的识别方法。通过对悬臂梁进行数值模拟，利用曲率模态公式得到曲率模态曲线，从中我们可以直观地看出损伤位置：通过对简支梁的模态位移进行小波变换，可以得到小波变换系数曲线，从中我们也可以明显地看出损伤信号奇异点位置；曲率模态能够直观地表现信号的奇异性，而小波变换则能够很好地识别信号的奇异性，因此本文把两者结合起来进行损伤识别研究，达到了较好的效果。 (3)研究了Lipschitz指数大小与损伤程度的关系。通过对简支梁进行数值模拟分析，对其不同损伤的模态位移进行Mexican小波变换，提出其1-6尺度的小波变换系数模极大值，通过其对数曲线我们可以得到其Lipschitz指数曲线，从中我们可以看出不同损伤程度对应了不同Lipschitz指数。同时，本文还研究了不同位置，不同阶模态以及存在其他损伤时候的Lipschitz指数曲线的变化。 (4)研究了小波分析在实桥模型的损伤识别中应用，得到了很好的识别效果，这对于桥梁健康监测具有重大的意义。 |
| 作者： | 蔡正东 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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