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《浙江理工大学》 2010年
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HHT在结构健康监测中的应用研究

张磊涛  
【摘要】: 结构健康监测系统广泛地应用在现代社会中的飞行器、桥梁、海洋平台等大型复杂结构中,基于振动的损伤检测技术是结构健康监测系统中重要的检测方法。 基于结构振动特性的结构损伤检测方法面临几个瓶颈问题,一是如何从结构动响应中提取对损伤敏感的损伤特征数据,二是如何降低噪声对损伤特征数据的干扰。本文的工作重点是从结构的动响应信号中构造和提取对结构损伤敏感、抗干扰性强的结构损伤特征信息。提出了一种改进Hilbert-Huang变换的方法,用于处理结构动响应数据并提取结构损伤特征信息,形成了一套基于改进Hilbert-Huang变换的复杂结构损伤特征量提取方法,使损伤特征量对损伤敏感度有了显著提高。 论文的主要工作如下: 首先,分析了Hilbert-Huang变换原理和经验模态分解产生端点效应的原因,提出了一种改进其分解精度的新方法—端点筛选法,避免了以前方法中对复杂信号“强加”或预测端点的弊端,对信号端点处极点可能存在的位置进行逐个判断和筛选,设置候选端点个数和表征端点效应的量—端点效应量,控制端点判断和筛选结果,保证找到最优的固有模态函数;提出用端点延拓法消除Hilbert变换中产生的能量泄露现象。 其次,建立了完好和几种损伤下的机翼盒段结构有限元模型,进行了方波电信号激励下的机翼盒段模型瞬态分析,并获取其动响应信号。 最后,用改进的Hilbert-Huang变换方法对其进行了处理,以对损伤敏感的瞬时频率为损伤特征量,计算出了机翼盒段模型损伤前后损伤特征量的相对变化量,找出了结构在特定损伤情况下,损伤与损伤特征量之间的映射关系,最后讨论了噪声对损伤特征量的影响。 分析结果表明,瞬时频率作为损伤特征量对小损伤具有良好的敏感性,其在1%左右的噪声水平下具有较好的抗干扰能力。运用人工神经网络的模式分类功能可以建立各种损伤情况下结构的损伤特征参数与损伤状态之间稳定的映射关系,为实现复杂结构损伤的在线监测打下基础。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH165.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张利绍;基于Lamb波的机翼蒙皮结构损伤检测技术研究[D];浙江理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
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3 袁梅;鲍鹏宇;付重;杜冲;孙东亚;;飞机结构健康监测技术及传感器网络[J];航空制造技术;2008年22期
4 杜彦良,聂景旭,赵长占;构件裂纹的探测和主动控制的一种新方法[J];航空学报;1993年07期
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6 刘慧婷,张旻,程家兴;基于多项式拟合算法的EMD端点问题的处理[J];计算机工程与应用;2004年16期
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9 任勇生,王世文,李俊宝,沈亚鹏;形状记忆合金在结构主被动振动控制中的应用[J];力学进展;1999年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 陶奇;廖海黎;李明水;刘明;;苏通长江公路大桥最大单悬臂施工状态结构模态参数识别[J];四川建筑科学研究;2009年05期
4 肖烨;陈剑毅;易萍华;;自由度匹配技术在框架结构损伤识别中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
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10 张海航;狄长安;;某型多管火炮的振动模态分析[J];兵工学报;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 邢福君;潘迎春;张国强;温永海;张继超;;直升机复合材料结构连接技术研究与应用[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
5 宫少波;潘迎春;黄领才;王正龙;高大伟;;某直升机复合材料尾部结构设计、工艺与试验技术研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
6 李安军;邢桂菊;周丽雯;;换热器直管非线性振动及运动稳定性分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
7 刘小峰;秦树人;柏林;;EMD中存在的问题及解决方法探讨[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8 秦毅;秦树人;毛永芳;;正交经验模态分解及其快速实现[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 齐德胜;宫少波;张鹏宇;;复合材料数字化技术的研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 孙万;曹增强;;复合材料斜面夹层结构特种连接技术研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王永军;含形状记忆合金复合结构振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
6 黄伟国;基于振动信号特征提取与表达的旋转机械状态监测与故障诊断研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
9 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
10 白羽;梁、板、网架结构损伤诊断研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
3 赵乐乐;在役桥梁结构健康诊断与寿命预测技术研究[D];郑州大学;2010年
4 刘卫兵;基于局域均值分解的机械故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
5 刘健光;腐蚀环境下ICMS传感器耐久性体系研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李海燕;基于EMD的直扩通信窄带干扰自适应抑制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 谈洋;动柱式卧式加工中心整机动态特性试验研究[D];大连理工大学;2010年
8 张亮;风力发电机组齿轮箱早期故障诊断方法研究[D];大连理工大学;2010年
9 张选龙;碳纤维复合材料/钛合金叠层装配制孔技术研究[D];大连理工大学;2010年
10 薛明玉;遗传算法和神经网络在结构损伤识别中的应用[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
2 徐明秀;徐敏强;赵帅;李建伟;;高载旋转弯曲疲劳损伤的磁记忆检测[J];哈尔滨工业大学学报;2010年03期
3 袁梅;鲍鹏宇;付重;杜冲;孙东亚;;飞机结构健康监测技术及传感器网络[J];航空制造技术;2008年22期
4 杜彦良,聂景旭,赵长占;构件裂纹的探测和主动控制的一种新方法[J];航空学报;1993年07期
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8 王强;袁慎芳;;无参考主动Lamb波结构损伤时反成像监测方法[J];航空学报;2010年01期
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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
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 周智,林丽川;结构损伤的神经网络定位研究[J];中南工业大学学报(自然科学版);1999年02期
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2 李方财;陈其昕;徐侃;陈维善;吴琼华;;不同MRI特征在下颈椎韧带结构损伤的诊断价值[A];2005年浙江省骨科学术会议论文汇编[C];2005年
3 朱宏平;余璟;张俊兵;;结构损伤动力检测与健康监测研究现状与展望[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
4 施培华;虞和君;;膝关节后外侧结构损伤伴后交叉韧带损伤的治疗[A];2008年浙江省骨科学学术年会论文汇编[C];2008年
5 张同仁;梁伟国;陈瑞光;王文;陈鸿辉;;核磁共振和关节镜诊断膝关节内结构损伤的对比分析[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年
6 刘心;冯华;张辉;;膝关节后外侧结构损伤临床研究进展[A];第七届全国创伤学术会议暨2009海峡两岸创伤医学论坛论文汇编[C];2009年
7 高强;段晨东;孟庆丰;;经验模式分解端点效应处理方法研究[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年
8 冯新;范颖芳;李国强;;损伤动力指纹的模态灵敏度分析[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
9 刘小峰;秦树人;柏林;;EMD中存在的问题及解决方法探讨[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 刘小峰;秦树人;柏林;;EMD中存在的问题及解决方法探讨[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 辛和;北京科技新星课题通过专家鉴定[N];中国建设报;2009年
3 健康时报特约记者  邹争春 沈光建;头部伽玛刀可治多种脑肿瘤[N];健康时报;2006年
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5 新民;类风关治疗新药问世[N];医药导报;2006年
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8 纪小龙;放疗后子宫内膜上皮异型性·癌[N];卫生与生活报;2007年
9 记者 郑福汉 见习记者 甘青;执着的追求[N];咸宁日报;2006年
10 王铁民;公众场所建筑物装潢安全性不容忽视[N];四平日报;2008年
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1 郑渝;机械结构损伤检测方法研究[D];太原理工大学;2004年
2 王然风;基于支持向量回归技术的大型复杂机电设备故障诊断研究与应用[D];太原理工大学;2005年
3 王军;基于局部模型的时间序列预测方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 张坤;不完备测点结构损伤与荷载的同步识别算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 孙国;基于稀疏模态响应的结构损伤识别方法[D];大连理工大学;2006年
6 陈孝珍;基于静态测量数据的桥梁结构损伤识别研究[D];华中科技大学;2005年
7 曹冲锋;基于EMD的机械振动分析与诊断方法研究[D];浙江大学;2009年
8 朱晓军;HHT变换及其在脑电信号处理中的应用研究[D];太原理工大学;2012年
9 冯新;土木工程中结构识别方法的研究[D];大连理工大学;2002年
10 吴德飞;钢结构损伤累积至断裂及损伤负向激励的长期效应[D];浙江大学;2007年
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1 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
2 高盼盼;水闸结构损伤的动力诊断研究[D];河北农业大学;2011年
3 张进林;抑制经验模态分解端点效应的常用方法性能比较研究[D];云南大学;2010年
4 贺智;希尔伯特—黄变换端点效应抑制算法及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 郑亚迪;基于有限测量响应信息的空间钢结构的损伤诊断[D];武汉理工大学;2012年
6 范名莎;基于窗函数结合体的抑制HHT变换端点效应的探索[D];昆明理工大学;2011年
7 谢小可;抑制EMD端点效应方法的研究[D];昆明理工大学;2010年
8 王芝斌;结构损伤的小波包分析[D];大连理工大学;2004年
9 朱郅志;HHT时频分辨算法研究与性能评估[D];中国科学技术大学;2011年
10 徐锐;混凝土结构损伤识别智能化方法研究[D];武汉理工大学;2003年
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