基于小波分析的框架結(jié)構(gòu)損傷識別研究.pdf

1、框架是工程中廣泛采用的結(jié)構(gòu)形式，它在實(shí)際的使用過程中，由于受外界因素的影響，可能會出現(xiàn)損傷，當(dāng)損傷累積達(dá)到一定的程度，就會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，給人們生命和社會財(cái)產(chǎn)帶來不可估量的損失。因此研究框架結(jié)構(gòu)的損傷識別理論與方法，不僅具有重要的理論意義，而且對于工程實(shí)際具有重要的應(yīng)用價值。
　　 小波分析作為一種新的信號處理手段，不僅對平穩(wěn)信號有著較強(qiáng)的分析能力，而且對非平穩(wěn)信號的分析也有著較好的適宜性。小波分析與以往的只能在單一區(qū)域表現(xiàn)

2、信號的傅里葉分析不同，它能在時頻兩域很好的表征信號的局部特征，能較好的分析信號的奇異點(diǎn)位置和奇異性強(qiáng)弱。
　　 本文以框架結(jié)構(gòu)為研究對象，給出了框架結(jié)構(gòu)在不同模態(tài)參數(shù)情況下的損傷識別原理，建立了框架結(jié)構(gòu)的有限元計(jì)算模型，并分析其動力特性，通過對結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，由小波系數(shù)模極大值來判別損傷的位置。
　　 本文建立了基于轉(zhuǎn)角模態(tài)、曲率模態(tài)、應(yīng)變模態(tài)的損傷識別方法。采用這三種方法，以一層一跨框架、一層兩跨框架、

3、兩層一跨框架為研究對象，對每一種框架在不同工況下（柱含裂縫、梁和柱同時含裂縫、兩根柱同時含裂縫、兩根柱和梁同時含裂縫）的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，利用小波系數(shù)模極大值判別框架裂縫的位置。數(shù)值算例表明，三種方法均能有效識別裂縫的位置，尤其是曲率模態(tài)小波變換方法和應(yīng)變模態(tài)小波變換方法能夠排除由復(fù)合剛節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致的奇異性干擾，對裂縫識別比較敏感，損傷識別結(jié)果更能準(zhǔn)確反映裂縫的位置。
　　 本文在平面簡單框架損傷識別的基礎(chǔ)上，將上述方法推廣

4、到較復(fù)雜的三層兩跨框架結(jié)構(gòu)，通過對該框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元計(jì)算分析，得出各種損傷狀態(tài)下（柱含裂縫、柱和梁同時含裂縫、兩根柱同時含裂縫、兩根梁和一根柱同時含裂縫、兩根柱和一根梁同時含裂縫）的各種模態(tài)參數(shù)，對這些參數(shù)進(jìn)行連續(xù)小波變換，通過小波系數(shù)模極大值的位置來識別損傷。分析結(jié)果驗(yàn)證了方法的可行性，同時比較三種模態(tài)的識別方法，發(fā)現(xiàn)基于應(yīng)變模態(tài)的小波分析方法識別效果最好，具體表現(xiàn)為小波系數(shù)值更平滑，奇異性更明顯，更能準(zhǔn)確反映出裂縫的位置。說明本文