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《暨南大学》 2006年
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基于小波分析和分形理论的结构损伤诊断

何振宇  
【摘要】:结构的损伤诊断技术是当前结构工程学科十分活跃的研究领域并有广阔的工程应用前景,相关的理论和技术正在不断发展。本文着重对小波分析方法和分形理论在结构损伤诊断中的应用进行研究。主要研究内容包括: 根据小波变换具有多分辨率的特性,对悬臂梁实测振动信号采用sym6小波函数进行分解,阈值处理和重构,有效地去除了信号中混杂的高频噪声。利用小波奇异性检测原理,对损伤悬臂梁振动信号进小波分解和细节重构,根据重构信号模极大值点来识别损伤位置。实验结果表明:用小波变换可以正确进行损伤位置的识别。并在轻度噪声影响下,小波变换也能正确识别损伤位置,表明小波变换具有一定的抗噪性。 基于小波包频带能量检测技术,对不同损伤情况下悬臂梁振动信号进行小波包分解,得到对损伤敏感频段的能量值构成的特征向量,并采用该特征向量作为损伤因子进行损作诊断。实验结果表明:这种基于“能量—损伤”的损伤诊断方法,无需知道被诊断结构的数学模型,就可迅速的进行损伤程度检测。 将分形理论引入结构损伤诊断领域中。提出结构振动信号的关联维数可作为结构是否损伤的指标。主要内容有: 1、阐述了振动信号盒维数的计算方法,并用MATLAB编写了原代码。研究了噪声对盒维数计算的影响。 2、阐述了关联维数分析方法(G-P算法),并给出了该算法中各参数的选取原则。分别采用互信息法和Cao方法确定时时延和最小嵌入维数,避免了参数选取的盲目性,保证了关联维数计算结果的准确性。 3、编程上实现了MATLAB和C++的接口,采用混合编程技术编写了关联维数的计算程序。将MATLAB和C++各自的优点结合起来,大大提高了计算关联维的速度(提高100倍以上)。 4、以悬臂梁为实验对象,采集了不同损伤程度下的振动信号,对信号进行小波去噪处理后,分别计算了其振动信号的盒维数和关联维数。计算结果分析表明:振动信号的盒维数变化不明显。相比之下,关联维数的变化比较明显。无损伤梁的关联维数最小,轻度损伤情况下关联维数明显增大。因此关联维数可以作为结构是否损伤的
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O346.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 王永红;朱丽琴;;基于LabVIEW的刀具磨损监测分形识别平台[J];制造业自动化;2010年10期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 唐永刚;工程起重机桁架结构早期损伤的小波识别[D];大连理工大学;2007年
2 武永彩;基于神经网络的桁架结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2007年
3 康要强;基于试验模态和小波分析方法的结构损伤识别研究[D];暨南大学;2007年
4 朱丽琴;基于分形理论的刀具磨损状态识别研究[D];西南交通大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖明,石博强,张文明,冯雅丽;分形在柴油机燃油系故障诊断中的应用[J];北京科技大学学报;1998年05期
2 吕志民,徐金梧,张武军,翟绪圣;分形维数在滚动轴承故障诊断中应用[J];北京科技大学学报;1998年05期
3 姜万录,陈东宁,姚成玉;关联维数分析方法及其在液压泵故障诊断中的应用[J];传感技术学报;2004年01期
4 巫兆聪;分形分析中的无标度区确定问题[J];测绘学报;2002年03期
5 孙博玲;分形维数(Fractal dimension)及其测量方法[J];东北林业大学学报;2004年03期
6 丁幼亮,李爱群,韩晓林;基于小波包分析的结构实时损伤报警数值研究[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
7 张朝晖,黄惟一;振动波形的分形判别及特征提取[J];东南大学学报;1999年04期
8 孙鸿敏,李宏男;土木工程结构健康监测研究进展[J];防灾减灾工程学报;2003年03期
9 雷俊卿,钱冬生;长大跨桥实时监测预警系统研究[J];公路;2002年02期
10 张永东;上海股票市场非线性与混沌的检验[J];管理工程学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 田家勇;苏先樾;;裂纹梁中瞬态弯曲波的小波分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 陈伟;应用神经网络技术的框架结构节点损伤诊断研究[D];武汉理工大学;2002年
2 周小勇;小波分析在故障诊断中的应用[D];上海海运学院;2001年
3 鲍凯;基于结构动态特性分析的神经网络结构损伤诊断研究[D];西北工业大学;2003年
4 陈东宁;分形及小波分析在液压泵故障诊断中的应用研究[D];燕山大学;2004年
5 徐大清;基于小波分析的损伤检测研究及管道应用[D];大连理工大学;2004年
6 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
3 施洲;蒲黔辉;李晓斌;;桥梁结构应力与变形监测方法及其精度分析[J];四川建筑科学研究;2008年04期
4 刘慧卿;周国峰;张先起;;空调负荷混沌特性分析与预测[J];四川建筑科学研究;2009年05期
5 程华才,梅传江,赵永宽;吊杆拱桥更换拉索工程的施工工艺[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年02期
6 李义,蔡敏,胡俊;桥梁评价系统的研究与开发[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
7 方从严,梁有峰,吴庆;土木工程的现状与未来发展趋势综述[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
8 潘茂贵,张伟林;桥梁结构检测中小波分析的应用研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年03期
9 李多田;张伟林;;结构无损检测与小波分析方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
10 程志求;;某拱桥吊杆更换施工浅析[J];安徽建筑;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔博文;;基于小波神经网络的逆变器功率管开路故障诊断[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 张硕;惠晓峰;;金融时间序列的确定性成分与随机成分的分离[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
3 秦荣;秦俊;谢开仲;;智能结构分析的新方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
4 王慧;刘正士;;基于HHT方法的结构模态参数识别[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 龙源;晏俊伟;徐全军;高振儒;娄建武;周春华;;爆破振动信号小波分析和分形机理研究[A];中国工程爆破协会四届二次常务理事会、中国力学学会工程爆破专业委员会学术会议论文集[C];2007年
6 张向波;梅国建;徐宗昌;;基于SVM的装备战备完好性预测模型[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
7 王应军;梅曙辉;李卓球;宋显辉;;基于ANSYS的武汉长江二桥非线性有限元分析[A];第二届湖北省力学学会青年学术研讨会论文集[C];2006年
8 张晓光;林财兴;谢甘第;;液压系统故障诊断方法研究[A];2010航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
9 黄闯;侍洪波;;基于分形几何的化工过程故障诊断应用研究[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
10 石健;孙宗光;栗燕娜;;面向健康诊断的悬索桥试验模型设计[A];第14届全国结构工程学术会议论文集(第三册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010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 戈晓岚;SiC_p/Al复合材料摩擦学特性及其分形研究[D];江苏大学;2010年
4 张志刚;关于湿式离合器几个工作特性研究[D];浙江大学;2010年
5 李鹏辉;基于图像处理技术和小波方法的结构损伤识别[D];华中科技大学;2011年
6 赵俊;结构健康监测中的测点优化布置方法研究[D];暨南大学;2011年
7 狄生奎;基于动力参数的损伤识别及嵌入SMA的钢筋砼结构自监测与自修复研究[D];兰州理工大学;2011年
8 王今朝;大跨斜拉桥断索危险性理论分析及健康监测方法研究[D];东北林业大学;2010年
9 王秋萍;几种结构损伤诊断方法对比研究及实验验证[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
10 蒋玲莉;基于核方法的旋转机械故障诊断技术与模式分析方法研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
3 李俊卿;滚动轴承故障诊断技术及其工业应用[D];郑州大学;2010年
4 刘德;基于GIS的桥梁结构健康监测与管理系统[D];大连理工大学;2010年
5 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
6 张文江;基于小波变换和应变能的网格结构损伤识别与定位研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 施立成;基于小波分析的桥梁结构损伤识别方法研究[D];长沙理工大学;2010年
8 廖艳程;岩土工程中的小波(包)分析理论及其应用[D];长沙理工大学;2010年
9 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
10 夏敬婵;基于结构模态参数和SVM的结构损伤识别研究[D];河南理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖明,石博强,张文明,冯雅丽;分形在柴油机燃油系故障诊断中的应用[J];北京科技大学学报;1998年05期
2 吕志民,徐金梧,张武军,翟绪圣;分形维数在滚动轴承故障诊断中应用[J];北京科技大学学报;1998年05期
3 陈爱弟,王信义,王忠民,杨大勇,贾玉平;基于模糊聚类的刀具磨损量在线监测方法[J];北京理工大学学报;2000年03期
4 姜万录,陈东宁,姚成玉;关联维数分析方法及其在液压泵故障诊断中的应用[J];传感技术学报;2004年01期
5 陈素文,李国强;基于BP网络的框架结构损伤的多重分步识别理论[J];地震工程与工程振动;2002年05期
6 李忠献,杨晓明,丁阳;应用人工神经网络技术的大型斜拉桥子结构损伤识别研究[J];地震工程与工程振动;2003年03期
7 孙增寿,韩建刚,任伟新;基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别[J];地震工程与工程振动;2005年04期
8 李兆霞,李爱群,陈鸿天,郭力,周太全;大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期
9 孙鸿敏,李宏男;土木工程结构健康监测研究进展[J];防灾减灾工程学报;2003年03期
10 彭玉华,汪文秉;小波用于估测散射波波达时间及去噪[J];电子学报;1996年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陆爽;基于现代信号分析和神经网络的滚动轴承智能诊断技术研究[D];吉林大学;2004年
2 朱启兵;基于小波理论的非平稳信号特征提取与智能诊断方法研究[D];东北大学;2006年
3 刁延松;基于神经网络和小波分析的海洋平台结构损伤检测研究[D];中国海洋大学;2006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 韩焱;分形理论及信号检测技术研究[D];南京理工大学;2004年
3 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
4 张刚刚;基于RBF神经网络的桥梁损伤识别方法研究[D];长安大学;2004年
5 王建萍;RBF神经网络在平面桁架损伤检测中的应用研究[D];河北农业大学;2005年
6 刘岩;基于分形的往复机械振动信号分析技术[D];大庆石油学院;2006年
7 闵志华;基于小波分析和神经网络的结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2006年
8 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
9 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
10 李周;人工神经网络与小波分析在梁式结构损伤识别中的应用研究[D];西南交通大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李艳荣;李玉;;波形钢腹板部分斜拉桥动力特性分析[J];华章;2011年23期
2 张志平;王杰;马利亚;;基于动力特性和神经网络的桥梁结构损伤诊断[J];科技致富向导;2011年15期
3 龚立;阮仁俊;孔德诗;吴春林;;自组织理论及其在电力系统中的应用[J];中国电力教育;2011年15期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 关山;基于声发射信号多特征分析与融合的刀具磨损分类与预测技术[D];吉林大学;2011年
2 陈侃;基于多模型决策融合的刀具磨损状态监测系统关键技术研究[D];西南交通大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 黄志刚;不同压力下轴压柱的动力学建模与边界识别研究[D];湖南科技大学;2011年
2 宁倩;数控机床刀具磨损状态监测系统及其信息传输标准研究[D];天津大学;2012年
3 李芒芒;风力机叶片机械损伤动态监测方法与技术研究[D];长沙理工大学;2012年
4 陈少阳;框架结构基于神经网络的多级结构损伤检测方法研究[D];重庆大学;2010年
5 李敏;基于粒子群优化神经网络的刀具磨损状态监测技术研究[D];西南交通大学;2012年
6 江英;数控铣削加工刀具故障诊断与处理方法研究[D];沈阳理工大学;2013年
7 封海蕊;基于数字图像的刀具磨损状态监测研究[D];浙江理工大学;2013年
8 刘海平;基于小波包与BP神经网络的结构损伤识别研究[D];青岛理工大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王文静,刘志明,缪龙秀;基于实验模态的结构应变模态分析[J];北方交通大学学报;2000年04期
2 廖明,石博强,张文明,冯雅丽;分形在柴油机燃油系故障诊断中的应用[J];北京科技大学学报;1998年05期
3 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
4 巫兆聪;分形分析中的无标度区确定问题[J];测绘学报;2002年03期
5 周永强,姚振和;虚拟仪器数据采集系统的研制[J];长江科学院院报;1999年02期
6 袁慎芳,陶宝祺,朱晓荣,石立华;应用小波分析及主动监测技术的复合材料损伤监测[J];材料工程;2001年02期
7 何爱勇,程华;光纤传感技术在结构工程检测中的应用[J];重庆工业高等专科学校学报;2002年02期
8 李天云,胡屏,马景兰;小波奇异性检测理论在电力系统负荷特性分析中的应用[J];东北电力学院学报;1998年04期
9 姜绍飞,刘奎浩,廖云,贾连光;基于概率神经网络的悬索桥损伤定位研究[J];东北大学学报;2002年05期
10 王晓麟,李朝晖;基于模型参考方法的闸门优化维护系统[J];水电自动化与大坝监测;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 田家勇;苏先樾;;裂纹梁中瞬态弯曲波的小波分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陆爽;基于现代信号分析和神经网络的滚动轴承智能诊断技术研究[D];吉林大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郁俊莉,韩文秀,李家钢;分形理论及其在资本市场研究中的意义[J];石家庄经济学院学报;2001年03期
2 张晨;陈剑平;王清;张文;;基于分形理论和流域水系分布特征的泥石流研究[J];水利学报;2011年03期
3 董玉才;李磊;杨万利;朱建华;任晓冰;严晓芳;;基于分形维数的液体爆炸分散中界面破碎形态研究[J];数学的实践与认识;2007年22期
4 李亚南;张小路;;瞬变电磁信号的分形特征及其应用[J];桂林工学院学报;2007年04期
5 刘海波;易东云;;基于小波分析与分形理论的股价预测方法研究[J];统计与咨询;2006年05期
6 余继峰;付文钊;袁学旭;于 泳;;测井沉积学研究进展[J];山东科技大学学报(自然科学版);2010年06期
7 李毅,王文焰;农业土壤和水资源研究中的分形理论[J];西北水资源与水工程;2000年04期
8 刘志军;周景新;张丹;;分形维数的能动作用[J];四川理工学院学报(自然科学版);2006年03期
9 李夕海,刘志刚,武红霞,刘代志;核爆电磁脉冲信号的分形特征分析[J];核电子学与探测技术;2004年02期
10 朱兵;罗建东;王文圣;;水文序列小波变换模数的关联维数研究[J];人民黄河;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗淇方;钟诚;;基于小波和分形原理的DDoS攻击检测方法[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2007年
2 刘亚;吴伟力;;基于关联维数的齿轮振动故障模式判别[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
3 武国正;李畅游;张生;贾克力;姜忠峰;杨志岩;;基于分形理论的草型湖泊富营养化等级分区评价研究[A];第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2007年
4 张大奇;曲仕茹;刘真峥;;基于环投影小波分形特征的车型自动识别方案[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
5 乔标;尹晓惠;;近49a中国北方典型强沙尘暴事件的分形特征与R/S分析[A];中国气象学会2005年年会论文集[C];2005年
6 谢平;刘彬;王霄;林洪彬;;多重分形熵及其在非平稳信号分析中的应用研究[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年
7 李艳艳;王铁成;戎贤;;高强箍筋混凝土梁裂缝分布的分形特征[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
8 杜爱民;徐文耀;陈耿雄;;磁暴期间Pc5地磁脉动的小波分析[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
9 田延安;王建文;杨莉;;小波技术与神经网络在齿轮诊断中的应用[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
10 陆费东;蒋爱平;;小波分析在控制中的应用及展望[A];第一届中国智能计算大会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报通讯员 阳雄 周振彦;李建平:我要让世界颤动一下[N];科技日报;2002年
2 中国社会科学院财贸系李建军范力;股市分析新方法:分形理论[N];中国信息报;2002年
3 于凌云;分形理论在经济研究中的应用及优势[N];光明日报;2006年
4 四川 周鸣扬;奇妙的分形世界[N];电脑报;2001年
5 阳雄;李建平:前沿课题敢“弄斧”[N];解放军报;2002年
6 本报记者 冯海波;探求贯通文理的“钥匙”[N];广东科技报;2008年
7 付东红;围产期脑损伤诊断可首选颅脑超声[N];中国医药报;2007年
8 李忠;不断进取的优秀科技创新团队[N];科技日报;2006年
9 金学伟;A浪之底已在眼前[N];上海证券报;2008年
10 记者 徐斌;重庆紧缺人才招聘会昨在香港举行[N];重庆日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚昌荣;基于小波与分形理论的斜拉桥健康监测系统研究[D];西南交通大学;2008年
2 史丽晨;基于故障机理分析的往复式活塞隔膜泵状态监测与故障诊断技术的研究[D];西安建筑科技大学;2009年
3 陆扬;水中目标辐射噪声非线性特征提取研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
5 任宝生;碎屑岩储层建模方法研究[D];西南石油学院;2005年
6 廖忠;小波网络及其在水轮机调节系统中的应用研究[D];河海大学;2005年
7 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
8 陈世国;数字核仪器系统中高斯成形滤波的设计与实现[D];四川大学;2005年
9 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
10 李登高;基于小波的多分辨率数字几何造型技术的研究[D];清华大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何振宇;基于小波分析和分形理论的结构损伤诊断[D];暨南大学;2006年
2 刘岩;基于分形的往复机械振动信号分析技术[D];大庆石油学院;2006年
3 赵伟;基于小波分析和神经网络技术相结合的复合材料层合结构的分层损伤诊断[D];大连理工大学;2006年
4 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
5 徐陈辉;基于分形理论的水轮机振动分析[D];河北工程大学;2008年
6 郭建平;小波与分形在摩擦焊超声检测信号处理中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
7 朱波华;基于分形理论的信号处理与分析的研究[D];武汉理工大学;2008年
8 周钢;洞庭湖水系四水流域年最大流量序列分析[D];湖南师范大学;2007年
9 吉连英;非织造土工织物的渗透性能研究[D];东华大学;2010年
10 田进;基于小波和分形理论的旋转机械故障诊断应用研究[D];华北电力大学(河北);2008年
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