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基于小波分析的刚性系杆拱桥损伤定位

仵云飞  
【摘要】: 小波分析被誉为数学显微镜,其多分辨率分析和良好的时频分析能力为信号处理提供了新的有力工具。本文在理论和数值模拟分析的基础上,系统的研究了小波分析方法在损伤识别中的应用。重点研究了小波包能量理论和小波奇异性检测理论在刚性系杆拱桥损伤定位中的应用,主要研究内容有: ①利用小波包能量变化率指标,实现刚性系杆拱桥损伤定位。通过对不同损伤工况下的振动加速度信号进行小波包多尺度分解,提取各个频带的小波包节点能量,利用小波包能量变化率指标成功实现刚性系杆拱桥的单损伤和多损伤定位,并研究了该指标的抗噪声能力。结构振动的加速度信号容易获取,而且测量精度高,小波包能量法是一种损伤定位的良好方法。 ②利用小波奇异性检测理论对振动信号处理,实现刚性系杆拱桥损伤定位。小波变换可以有效的检测信号的奇异点位置,通过选用合适的小波基函数,对刚性系杆拱桥损伤前后的模态位移差、曲率模态、曲率模态差进行连续小波变换,利用小波变换系数多尺度上的模极大值诊断结构的损伤位置。比较三者对刚性系杆拱桥损伤定位的能力:位移模态差小波交换系数的损伤定位能力优于曲率模态和曲率模态差小波交换系数的损伤定位能力,曲率模态差的小波交换系数有时会出现误判损伤位置,曲率模态小波交换系数的定位能力稍差。小波奇异性检测指标是通过位移构造的,在实际测量中,位移的误差较大,造成实际推广使用有一定的难度。


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