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《太原理工大学》 2007年
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小波分析在梁/拱结构损伤识别中的应用

程良彦  
【摘要】: 结构在服役过程中由于受长期荷载、疲劳和突发因素的影响会产生不同程度的损伤,当损伤积累到一定程度时有可能导致结构的突发性失效,造成财产的重大损失和人员伤亡。为了保证结构的安全和减少结构的维护成本,有必要发展一种高效、实用的结构损伤识别方法以确定结构是否发生损伤、损伤的位置及程度。 由于结构发生损伤后会对结构动态特性产生影响,将结构固有频率、阻尼、振型等量和结构损伤建立某种联系,并通过监测这些量的变化来评估损伤是一种可行的方法。过去40多年内,研究人员依据这一原理发展了许多结构损伤识别方法。近年来,小波分析作为一种新兴的数字信号处理工具,在空间、频率域都具有表征信号局部特征的能力,能对局部损伤进行很好的识别。 本文将基于振动的结构分析方法和小波分析相结合,用于结构损伤检测。数值模拟得到拱结构的振动响应,对如何利用小波分析进行损伤特征的提取,包括在有噪声干扰的情况下如何提高识别准确度做了初步探索。 本文主要的研究工作如下: 一、概括了土木工程、机械设备、航空航天等领域中损伤检测的研究进展,并总结了基于动力特性的各种损伤检测方法。对基于各种不同参数的损伤检测方法进行了分析和比较。 二、用频率和振型作为损伤识别参数,以梁和拱为例,进行数值模拟。结构出现损伤时,频率和振型出现相应的变化。这些变化可以作为损伤出现、损伤位置和程度的特征参数。 频率容易得到且具有较高精度。通过频率变化可以检测结构中的裂纹。由于结构损伤早期频率变化不明显,所以频率检测可能会失效。 与振型有关的参数(如振型变化量和振型曲率)对结构的早期损伤比较敏感。对小损伤最为敏感的是振型曲率,其次是振型变化量,振型的识别效果较差。振型参数可以对结构的局部损伤进行检测并进行定位。 三、小波变换作为一种新的信号处理方法,可以有效地提取损伤特征并能准确发现裂纹。用连续小波变换对模态信号进行分析,来识别结构中的损伤并进行定位;阐述了多分辨率分析的方法,并对模态信号进行损伤识别。 四、结构的多位置损伤不可避免,文中讨论了多位置损伤时的一些影响因素。模态节点的损伤不能识别,应从多阶模态进行综合判定;含噪信号的不同尺度的小波系数乘积可以去除噪声影响。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O342

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 程良彦;拱结构的损伤识别方法及损伤结果可视化研究[D];暨南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 仵云飞;基于小波分析的刚性系杆拱桥损伤定位[D];重庆交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆秋海,李德葆,张维;利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法[J];工程力学;1999年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈建云;小波变换在管道损伤检测中的应用研究[D];太原理工大学;2006年
2 张伟伟;基于小波理论的结构损伤识别方法研究[D];太原理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 任剑;赵人达;毛学明;;公路桥梁疲劳荷载谱初探[J];四川建筑科学研究;2007年01期
10 周俐俐;曹国;张欣;;基于单元平均应变的结构多损伤静态识别[J];四川建筑科学研究;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周林云;万水;;GFRP桥面板截面设计与结构分析[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
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7 袁旭东;周晶;;一种基于神经网络结构损伤识别组合参数法研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
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9 王志华;张向东;马宏伟;;基于应变曲率法的悬臂梁多位置损伤识别实验研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
10 程载斌;王志华;马宏伟;;结构损伤探测技术及研究进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文答;小波视频编码与动态码率传输技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
3 邹玮;荧光分子断层图像的重建技术研究[D];苏州大学;2010年
4 江德增;斜塔斜拉桥施工与运营过程中的力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
5 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
7 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
8 侯者非;强噪声背景下滚动轴承故障诊断的关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
9 曹海建;三维机织整体中空复合材料的结构及性能研究[D];江南大学;2010年
10 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李朝;箱形桥梁结构的半解析分析[D];河南理工大学;2010年
2 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
3 李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
4 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
5 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
6 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
7 章长玖;公路桥梁车桥耦合振动分析[D];郑州大学;2010年
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9 吴国曾;实时信号小波分析中边界处理方法及应用[D];郑州大学;2010年
10 徐新瑞;折线形先张法预应力混凝土箱梁受力性能的分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓一三;李映辉;高庆;;扁拱结构的非线性振动分析[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年10期
2 朱长青,王倩,杨晓梅;基于多进制小波的SPOT全色影像和多光谱遥感影像融合[J];测绘学报;2000年02期
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8 陆秋海,李德葆,张维;利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法[J];工程力学;1999年01期
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10 邱颖,任青文,朱建华;基于小波奇异性的梁结构损伤诊断[J];工程力学;2005年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郭健;基于小波分析的结构损伤识别方法研究[D];浙江大学;2004年
2 周立俭;多小波构造方法研究及在图像处理中的应用[D];中国海洋大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王芝斌;结构损伤的小波包分析[D];大连理工大学;2004年
2 任宜春;基于小波分析的结构损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2004年
3 王怀群;基于小波分析的结构损伤检测[D];华中科技大学;2004年
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7 陈建云;小波变换在管道损伤检测中的应用研究[D];太原理工大学;2006年
8 刘海兵;基于小波分析的梁桥结构损伤识别研究[D];大连理工大学;2006年
9 左文安;钢管混凝土系杆拱桥动力分析及损伤识别[D];武汉理工大学;2006年
10 赵俊;基于曲率模态的拱结构损伤识别方法研究[D];暨南大学;2007年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 钟晓林;基于小波分析的拱桥损伤识别研究[D];长沙理工大学;2012年
2 蒙方成;大跨度钢管混凝土拱桥结构状态评估方法研究[D];广西大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张向东;基于振动的损伤检测方法的理论和实验研究[D];太原理工大学;2002年
【相似文献】
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1 陈建云;王志华;张伟伟;马宏伟;;小波分析在圆柱壳结构损伤检测中的应用研究[J];应用力学学报;2007年03期
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7 李宏男,孙鸿敏;小波分析在土木工程领域中的应用[J];世界地震工程;2003年02期
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9 于国友;罗晓健;苗青;;复杂结构损伤检测的分段小波变换法[J];工程力学;2008年08期
10 陈换过;闫云聚;姜节胜;吴子燕;;改进的HHT在复合材料盒段损伤检测中的应用[J];机械强度;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张伟伟;王志华;马宏伟;;基于小波分析的裂纹识别方法研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
2 余音;汪海;何峰;;复合材料夹层板结构脱胶检测小波分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
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5 徐小顺;张瑞建;;基于动态信号处理的煤粉浓度在线监测系统[A];冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
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8 姜绍飞;杨晓楠;张立柱;;基于WPNN的钢结构损伤识别[A];中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会第十次年会论文集[C];2005年
9 吴筑海;马骏;周岱;陈思;;空间结构风时程模拟及分析[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
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2 ;培养实用型人才的摇篮[N];中国人事报;2007年
3 李强;让生命灿烂每一天[N];山西日报;2004年
4 史文利;坚持科学发展之路 提升自主创新能力[N];中国教育报;2006年
5 本报通讯员  史文利;坚持科学发展之路 提升自主创新能力[N];光明日报;2006年
6 通讯员 史文利秦晓怀 李雁春;太原理工大学以作风建设促和谐校园建设[N];光明日报;2007年
7 本报记者 ;山西队取得大运足球决赛资格[N];山西日报;2007年
8 记者 王焕智;我省高校首场双选会在太原理工大学举行[N];山西科技报;2007年
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10 记者 高耀彬;500万重奖新生[N];中国教育报;2000年
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1 陈柳;小波分析和神经网络应用于大气污染预测的研究[D];西安建筑科技大学;2006年
2 李成;基于提升小波的数据处理及过程监测研究[D];浙江大学;2005年
3 常虹;基于小波分析和神经网络的结构损伤识别研究[D];吉林大学;2010年
4 郭健;基于小波分析的结构损伤识别方法研究[D];浙江大学;2004年
5 李大军;随机激励下梁桥结构损伤识别方法研究[D];北京工业大学;2005年
6 徐典;结构损伤识别方法与传感器优化布置研究[D];重庆大学;2011年
7 李晓飞;船体局部结构的损伤识别与检测研究[D];上海交通大学;2010年
8 方圣恩;基于有限元模型修正的结构损伤识别方法研究[D];中南大学;2010年
9 任宝生;碎屑岩储层建模方法研究[D];西南石油学院;2005年
10 刘育明;动态过程数据的多变量统计监控方法研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程良彦;小波分析在梁/拱结构损伤识别中的应用[D];太原理工大学;2007年
2 陈志;基于小波分析的桥梁结构损伤识别研究[D];重庆大学;2010年
3 邓旭华;基于小波分析和BP神经网络的结构损伤识别方法研究[D];长沙理工大学;2010年
4 冯立芳;小波和神经网络相结合的结构损伤识别方法[D];浙江大学;2006年
5 赵忠华;基于改进模态参数灵敏度法的结构损伤识别研究[D];重庆大学;2010年
6 陈曦;基于PSO算法的结构损伤精细识别[D];暨南大学;2011年
7 蔡先普;基于小波分析的结构健康监测及损伤检测研究[D];中南大学;2011年
8 张宇;基于小波分析的结构损伤检测[D];西安建筑科技大学;2008年
9 汲生伟;基于柔度矩阵差比值法的梁式结构损伤识别的研究[D];兰州理工大学;2010年
10 史文海;基于递推随机有限元的随机结构损伤识别方法[D];武汉理工大学;2005年
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