基于振動信號的結構模態(tài)參數識別與損傷分析.pdf

1、振動模態(tài)參數是決定結構動力特性的主要參數，在結構建模、振動控制、損傷識別和結構優(yōu)化等方面起著很重要的作用。本文以小波變換和Hilbert-Huang變換(HHT)為主要工具，對結構模態(tài)參數識別問題和結構損傷問題進行了研究。
　　 ⑴研究了基于復Morlet小波變換的結構模態(tài)參數識別方法。利用復Morlet小波變換對結構的自由振動響應信號進行分析，通過小波脊線對應的尺度和脊線上的小波系數識別其瞬時頻率和瞬時振幅。利用復Morlet

2、小波因子與中心頻率之間的關系，在小波因子為(N=2～20)范圍內對自由振動信號進行了結構模態(tài)參數的辨識。當N增大時，振動信號的頻域分辨率就得到了提高，此時對模態(tài)參數識別有較好的效果，但相應的時域分辨率會降低，故N的取值并非越大越好。參數N的作用是協調頻域和時域的分辨率使之達到最佳的折衷狀態(tài)。對白噪聲激勵下振動信號的結構模態(tài)參數識別是依據相關函數理論，利用復Morlet進行模態(tài)參數的識別，并取得了不錯的識別效果。利用高頻噪聲信號的小波變換

3、系數小、振動有效信號主要表現為低頻的特點，對含有白噪聲的振動信號進行結構模態(tài)參數的識別。以上方法均能使模態(tài)參數的辨識誤差控制在允許范圍內。
　　 ⑵利用EMD分解對振動信號進行結構模態(tài)參數的識別，識別誤差在5％以內。對于三自由度及以上結構，應用HHT方法識別模態(tài)參數就不理想。故采用對振動信號先添加帶通濾波器、再利用HHT進行模態(tài)參數識別的方法，識別誤差也較小。提出了基于EMD的小波變換法進行結構模態(tài)參數識別的方法：對振動信號進行

4、EMD分解，將分解得到的本征模函數(IMF)利用小波變換法進行結構模態(tài)參數識別，并且識別誤差控制在8％以內。利用HHT方法對含有白噪聲的振動信號進行結構模態(tài)參數的識別，由于EMD對此信號分解的效果不好，故識別的誤差較大。
　　 ⑶利用基于小波變換的模態(tài)參數識別法和基于小波包的能量法進行結構損傷的分析。前者是利用損傷前后結構的模態(tài)參數發(fā)生變化的特點判斷結構損傷。其間利用相乘最小逆指數法來解決信號提前衰減的問題，有利于損傷的分析。后