收藏本站
《东北大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于小波变换的随机荷载模拟与结构动力反应分析

白泉  
【摘要】:结构振动是土木工程中常见的问题,结构振动分析的主要任务就是研究结构在动荷载作用下的反应规律,即输入动荷载、结构、结构反应三者间的关系,为结构的动力可靠性设计提供依据。由于一些动荷载不但随时间变化,而且具有明显的随机性,因而将其视为随机过程并用随机振动理论来分析更具合理性。但如何描述这些随机动荷载的特性尤其是非平稳特性、以及如何在结构反应求解过程中充分、准确地考虑非平稳特性,成为研究者一直致力解决而又尚未很好解决的问题。 小波变换作为一种良好的时频分析工具,具有傅立叶变换不可比拟的优点,能同时在时域和频域内观察信号的演变,提供信号的时频局部特征,特别适合分析非平稳信号。基于此,本文将小波变换理论引入到随机荷载特性分析、随机荷载模拟及结构动力反应分析中,开展了相关研究,主要内容及结论如下: (1)基于连续小波变换的滤波特性,从能量的角度建立了小波系数与时变功率谱密度函数之间的关系,提出了基于小波变换的时变功率谱估计方法,解决了基于傅立叶变换估计的功率谱缺乏时间信息的问题,深化了对非平稳信号时频特性的认识。该方法对平稳信号的功率谱估计同样适用,可得到与传统傅立叶变换估计一致的结果。 (2)利用正交小波基频带之间的正交性,推导了离散小波变换各频带的小波系数与功率谱的关系,并利用小波逆变换基于给定功率谱生成了平稳随机荷载序列。同时,将该方法扩展到空间相关的多点过程,进行了空间相关性脉动风场的模拟。算例分析表明,所模拟的风场与给定功率谱及空间相关性符合的很好。 (3)针对离散小波变换中下采样造成大尺度时小波系数个数少、难以体现统计特性以及时间信息丢失的问题,引入了静态离散小波变换,研究了小波系数与时变功率谱之间的关系,建立了基于静态离散小波变换模拟非平稳随机过程的方法,利用该方法基于给定的时变功率谱对地震动加速度时程进行了模拟。同时,研究了利用给定历史记录进行调整和模拟非平稳时程的方法。利用小波变换在不同频带上对小波系数进行调整并重构,以此来生成新的样本时程,可较好地保留原信号的时频特性,并使得生成样本的统计特性与目标谱相符或与原信号统计特性相符。 (4)利用小波变换,将结构输入荷载及结构反应细化到各频带上分析,使得原有的对结构反应的时间-幅值或频率-幅值的二维关系拓展至时间-频率-幅值的三维关系,深化了对结构反应规律的认识。算例结果表明,结构基频所在频带对结构反应起决定作用,越是远离基频的频带对结构位移反应的贡献越小。 (5)将荷载各频带分量分别输入结构求解反应分量,计算量较大,针对这一缺点,提出了改进方法,直接由原荷载求解结构反应,再利用小波变换对反应进行分解、重构得到各频带分量。算例分析表明,改进方法与现有方法计算结果一致,而计算量减少J倍(J为小波分解尺度数)。 (6)利用本文提出的基于连续小波变换估计时变功率谱的方法,对结构反应进行时变谱估计,并基于首超破坏准则,对一榀钢筋混凝土框架结构进行了地震作用下的动力可靠性分析,结果表明,按平稳假设估计的可靠度相比于非平稳假设并不一定保守,按非平稳假设进行可靠度估计更接近实际。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU311.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐凯;苏越;;基于连续小波变换的振动故障分析方法研究[J];国外电子测量技术;2011年06期
2 韩宁;郑启宁;;小波阈值去噪算法在信号处理中的应用与优化[J];战术导弹技术;2011年03期
3 尤丽萍;房颖;;基于小波变换的多聚焦图像算法研究[J];机电技术;2011年03期
4 刘静;唐国玉;;基于小波变换的图像融合方法及其性能评价[J];企业科技与发展;2011年13期
5 杨志远;;谈小波变换在遥感图像处理中的应用[J];科技传播;2011年14期
6 任崇岭;曹成铉;李静;史文雯;;基于小波神经网络的短时客流量预测研究[J];科学技术与工程;2011年21期
7 陈晓娟;李松寒;隋吉生;王丽;;电力扰动信号的小波形态学去噪方法[J];河南科技大学学报(自然科学版);2011年05期
8 胡晋星;董建军;田亚丽;;基于变换的电能质量扰动识别方法研究[J];山西电力;2011年03期
9 刘新刚;李仰军;;线阵CCD信号小波降噪方法研究及MatLab仿真[J];光学仪器;2010年06期
10 蒋庆;叶献国;连星;;结构损伤识别中小波基函数的选择[J];工业建筑;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王秀碧;黄晓莉;刘永春;;基于小波变换的多尺度边缘检测[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(3)[C];2008年
2 王刚;黄泰翼;;基于小波变换和规则的汉语声调识别[A];第三届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1994年
3 鲍文;刘金福;祝豪;;基于小波变换的电厂实时数据压缩存储系统[A];2004电站自动化信息化学术技术交流会议论文集[C];2004年
4 王光芦;徐明;;基于小波分析炮击振动信号的降噪处理[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
5 王小侠;赵凤群;戴芳;方小艳;;基于分形维数的四叉树图像编码[A];2006“数学技术应用科学”[C];2006年
6 吴昊;曾国卿;;一种基于Haar小波的图像处理技术[A];2006“数学技术应用科学”[C];2006年
7 石星;;小波变换在雷达信号处理中的应用[A];四川省电子学会雷达与火控、电子线路与系统专业委员会学术交流会10周年优秀论文集[C];2006年
8 刘双喜;邢济收;魏建亮;;小波变换在齿轮边缘检测中的应用[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
9 尹强;;一种基于粒子群算法的半脆弱水印方法[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
10 刘冰;王德利;;Curvelet软阈值迭代去噪法[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴玉田殷学平;中药质量控制又添新武器——小波变换近红外光谱分析系统[N];中国医药报;2004年
2 广西 陈华杰;EVD,一路走好[N];电子报;2002年
3 北京航空航天大学计算机系 李炜;探寻视频编码技术发展的足迹[N];中国计算机报;2000年
4 陈尔香;在烟草化学王国里驰骋[N];经理日报;2006年
5 ;能否利用潮汐预测地震[N];科技日报;2008年
6 张东方;沙明;杨松松;人工神经网络在中药领域中的应用[N];中国医药报;2003年
7 清华同方视讯公司 袁野;基于嵌入式技术的网络视频监控系统[N];计算机世界;2002年
8 李子亭王雅青;在线故障测距技术获国家发明奖[N];淄博日报;2008年
9 无暇;EVD推荐性标准终结“专利尴尬”[N];中国经济导报;2005年
10 ;以太网进入10G时代[N];人民邮电;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白泉;基于小波变换的随机荷载模拟与结构动力反应分析[D];东北大学;2009年
2 李少梅;数字地貌晕渲理论与技术的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
3 王强;基于声信号检测的管道TPD预警系统研究[D];浙江大学;2005年
4 姜朝阳;作物冠层传输过程中的时间序列分析与阻力估算[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2003年
5 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
6 柯丽;基于小波变换的空间遥感图像实时压缩方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
7 董卫军;基于小波变换的图像处理技术研究[D];西北大学;2006年
8 姜长泓;轨道车辆轮轴故障检测系统研究[D];吉林大学;2006年
9 李丽明;瞬态诱发耳声发射(TEOAE)识别与分析新方法的应用基础研究[D];中国协和医科大学;1997年
10 修吉宏;基于图像功率谱的航空图像质量判别技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 钟艳华;JPEG2000中DWT的VLSI结构设计[D];国防科学技术大学;2010年
2 海洋;基于不可分小波变换的指纹增强[D];华中科技大学;2010年
3 杨旭;基于小波变换的综合滤波法去噪声[D];昆明理工大学;2010年
4 廖重贵;小波分析在变形监测中的应用研究[D];江西理工大学;2010年
5 钟读贤;小波矩量法在电磁散射问题求解中的应用研究[D];安徽大学;2010年
6 丁西明;基于小波变换的图像增强研究[D];安徽大学;2010年
7 蔡娜;小波变换在THz时域光谱技术中的应用[D];河北工程大学;2010年
8 李娜;基于小波变换和自适应算法的声学回声消除理论与应用研究[D];昆明理工大学;2010年
9 姚付良;基于小波变换的数字水印技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年
10 刘美丽;基于小波变换的图像去噪方法的研究[D];长春工业大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026