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基于小波分析的刚性系杆拱桥损伤定位

作　者: 仵云飞
导　师: 邹毅松；王银辉
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 小波分析 损伤定位 刚性系杆拱桥 小波包能量 小波奇异性
分类号: O346.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
引　用: 1次
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内容摘要


小波分析被誉为数学显微镜,其多分辨率分析和良好的时频分析能力为信号处理提供了新的有力工具。本文在理论和数值模拟分析的基础上,系统的研究了小波分析方法在损伤识别中的应用。重点研究了小波包能量理论和小波奇异性检测理论在刚性系杆拱桥损伤定位中的应用,主要研究内容有:①利用小波包能量变化率指标,实现刚性系杆拱桥损伤定位。通过对不同损伤工况下的振动加速度信号进行小波包多尺度分解,提取各个频带的小波包节点能量,利用小波包能量变化率指标成功实现刚性系杆拱桥的单损伤和多损伤定位,并研究了该指标的抗噪声能力。结构振动的加速度信号容易获取,而且测量精度高,小波包能量法是一种损伤定位的良好方法。②利用小波奇异性检测理论对振动信号处理,实现刚性系杆拱桥损伤定位。小波变换可以有效的检测信号的奇异点位置,通过选用合适的小波基函数,对刚性系杆拱桥损伤前后的模态位移差、曲率模态、曲率模态差进行连续小波变换,利用小波变换系数多尺度上的模极大值诊断结构的损伤位置。比较三者对刚性系杆拱桥损伤定位的能力:位移模态差小波交换系数的损伤定位能力优于曲率模态和曲率模态差小波交换系数的损伤定位能力,曲率模态差的小波交换系数有时会出现误判损伤位置,曲率模态小波交换系数的定位能力稍差。小波奇异性检测指标是通过位移构造的,在实际测量中,位移的误差较大,造成实际推广使用有一定的难度。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 论文研究背景  8
  1.2 损伤诊断的定义和发展  8-9
  1.3 结构检测方法分类  9-13
    1.3.1 局部检测法  9
    1.3.2 整体检测法  9-13
  1.4 信号处理分析方法  13-15
  1.5 小波分析在桥梁工程中的应用  15-17
  1.6 本文的研究内容  17-18
第二章 小波分析理论  18-30
  2.1 小波变换的发展  18-22
    2.1.1 小波变换的由来  18-19
    2.1.2 傅里叶变换  19
    2.1.3 短时傅里叶变换  19-20
    2.1.4 小波交换  20-22
  2.2 连续小波变换  22-23
    2.2.1 连续小波变换的实现  22
    2.2.2 连续小波变换的性质  22-23
  2.3 多分辨率分析  23-26
    2.3.1 尺度空间与多分辨率分析  23-25
    2.3.2 正交小波变换与多分辨率分析  25-26
  2.4 小波包分析  26-29
    2.4.1 小波包空间分解  26-27
    2.4.2 小波包分解与重构  27-28
    2.4.3 小波包节点能量  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 刚性系杆拱桥损伤识别方法和动力特性  30-34
  3.1 刚性系杆拱桥损伤识别方法  30-31
  3.2 刚性系杆拱桥动力分析  31-33
    3.2.1 工程概况  31
    3.2.2 模型建立  31-32
    3.2.3 动力分析  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 动力系统损伤的多尺度分析  34-41
  4.1 多尺度分析在结构损伤识别中的应用  34-35
  4.2 结构动力方程  35
  4.3 单自由度系统多尺度分析  35-38
  4.4 多自由度系统多尺度分析  38-40
  4.5 本章小结  40-41
第五章 小波包能量在刚性系杆拱桥损伤定位中的应用  41-55
  5.1 小波包基函数和分解层次的选取  41-42
  5.2 小波包能量变化率指标  42-43
  5.3 小波包节点能量对损伤的敏感性  43-47
    5.3.1 悬臂梁数值分析模型  43-45
    5.3.2 小波包节点能量提取  45-47
  5.4 刚性系杆拱桥损伤定位  47-54
    5.4.1 单损伤定位  47-50
    5.4.2 多损伤定位  50-52
    5.4.3 有噪声干扰的损伤定位  52-54
  5.5 本章小结  54-55
第六章 小波奇异性在刚性系杆拱桥损伤定位中的应用  55-68
  6.1 信号奇异性检测原理  55-56
  6.2 奇异性检测指标的选取  56-58
  6.3 小波基函数的选取和边界处理  58-59
    6.3.1 小波基函数的选取  58-59
    6.3.2 边界条件的处理  59
  6.4 小波奇异性检测在刚性系杆拱桥损伤定位中的应用  59-67
    6.4.1 损伤工况  59
    6.4.2 拱肋损伤定位  59-61
    6.4.3 系梁损伤定位  61-62
    6.4.4 吊杆损伤定位  62-65
    6.4.5 拱肋、系梁同时损伤定位  65-67
  6.5 本章小结  67-68
第七章 结论与展望  68-70
  7.1 结论  68
  7.2 展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
期间发表的论著及取得的科研成果  75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 强度理论 > 损伤理论
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