基于相空間重構(gòu)的結(jié)構(gòu)損傷識別方法研究.pdf

1、基于振動測試的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法具有不影響結(jié)構(gòu)正常工作,可實現(xiàn)長期或在線監(jiān)測等優(yōu)點,這使得它成為結(jié)構(gòu)損傷診斷領(lǐng)域中研究最廣泛的方法之一。根據(jù)損傷識別特征量是否依賴結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型,基于振動測試的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法可分為基于模型的方法和非模型的方法。相比前者,后者不需要建立結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型,有希望應(yīng)用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)。非模型的結(jié)構(gòu)損傷特征量可采取頻域、時域或時頻域分析方法進行提取。本文以基于時域響應(yīng)的結(jié)構(gòu)損傷特征量提取為出發(fā)點,結(jié)合非線性時間序列分析的

2、相關(guān)方法,對基于相空間重構(gòu)的結(jié)構(gòu)損傷識別方法進行了較系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容如下:
　　(1)介紹了單變量時間序列相空間重構(gòu)方法,重構(gòu)參數(shù)的選擇采用了損傷診斷領(lǐng)域應(yīng)用較好的 C-C法、平均互信息法和虛假鄰近點法,對系統(tǒng)仿真的信號加入了適量的噪聲,討論了噪聲對每種方法計算結(jié)果的影響,提出在相空間重構(gòu)之前的降噪處理方法。
　　(2)簡要介紹了混沌吸引子的軌跡特征及幾何特征量,采用吸引子幾何特征量對觀測時間序列進行混沌特性檢驗,考慮到

3、實際觀測時序長度及觀測變量的有限性,研究了觀測變量、時間序列長度和相空間重構(gòu)參數(shù)對吸引子幾何特征量計算結(jié)果的影響。
　　(3)采用基于吸引子預(yù)測誤差的損傷指標,對混沌激勵下三自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)進行損傷識別,并分別考慮了該模型為線性和非線性兩種情況,研究結(jié)果表明,該方法對線性和非線性系統(tǒng)損傷均能較好地識別。
　　(4)借助 ANSYS軟件建立3層框架結(jié)構(gòu)數(shù)值模型,在框架底層引入了非線性元件,采用不同節(jié)點的位移響應(yīng)進行相空間重構(gòu)