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《重庆交通大学》 2016年
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基于分形理论的桥梁结构状态分析研究

刘蝶  
【摘要】:在桥梁结构健康监测及状态分析研究中,基于桥梁结构系统动力响应信息时间序列分析结构状态的理论与技术日益得到关注。本文引入分形理论,在探究桥梁结构系统非线性行为及其分形特征的基础上,提出了综合Hurst指数与多重分形指标的桥梁结构系统状态分析技术,并结合Midas仿真模型与实桥缩尺模型进行了验证,论文的主要内容包括:①探究了桥梁结构非线性影响因素及其产生机理,并分析桥梁结构系统在非线性情况下的结构系统分形特征,从理论上论证了桥梁结构系统具有分形特性,为进一步开展基于分形理论的桥梁结构状态分析奠定基础。②针对系统响应时间序列全周期范围内分形特征不够突出的问题,引入了Hurst指数分析结构振动加速度时间序列长程相关性,找到分形特征消失点,由此获得具有明显分形特征的时间序列片段。③针对单一分形特征指标表征系统状态存在的不完备性,利用多重分形理论,对结构振动加速度时间序列长程相关性时间序列片段,提出了由权重因子、质量指数、奇异指数和多重分形谱构成多重分形特征指标体系,由此,构建出综合Hurst指数和多重分形指标的表征结构系统状态演化模式。④依托Midas仿真模型和实桥缩尺模型试验,首先通过Hurst指数多结构不同工况下振动加速度时间序列提取具有明显分形特征的时间序列片段,然后,多此时间序列片段利用多重分形理论,分析固有频率等表征结构状态的固有参数与多重分形指标参数的相关性。结果表明:桥梁结构系统振动加速度时间序列的“记忆长度”存在明显差异,正常状况下存在长程相关性,且多重分形谱对桥梁结构系统状态的演化具有敏感性。
【学位授予单位】:重庆交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U441;U446

【参考文献】
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