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《西北工业大学》 2005年
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随机激励下结构损伤检测方法研究

于哲峰  
【摘要】:结构损伤检测技术是结构健康监测的基础。本文首先从基于模态参数识别与基于结构振动响应信号处理的检测方法、对比与非对比的检测方法两方面来划分当前的结构损伤检测技术,指出利用随机激励下结构振动响应的结构损伤检测技术是值得深入研究的课题,本文研究工作主要针对这个课题而展开。 论文在前人研究成果的基础上阐述了基于振动响应的结构损伤检测原理,其中包括结构损伤识别参数的敏感度问题、结构损伤的模拟方法、结构损伤检测中的数据处理方法和结构健康监测中的数据融合等问题。提出损伤特征参数的选取原则,即损伤特征参数与损伤程度之间应尽量满足单调相关的映射关系。阐述了用随机数据点拟合出平滑的数据序列的随机激励信号生成方法。 进行了随机振动结构突发性损伤检测的研究。平稳随机振动结构局部刚度突然降低时,其振动响应信号中会出现高频成分,检测出结构振动响应信号中的高频成分即可检测出突发性损伤。利用经验模分解(EMD)法、高通滤波法和信号微分方法进行了随机振动结构突发性损伤检测的实验验证研究,结果表明,EMD法和高通滤波法检测效果较好,而信号微分法则是最简单的检测方法。对于EMD技术,提出了使用固有模式函数(IMF)零值点距离作为准则的间歇性控制新方法;提出了以IMF上下包络线平均值的最大绝对值与IMF最大绝对值之比控制分解精度的新的准则。开发了用于EMD分解的数字信号处理软件系统——EMD-DSP,该软件除了可以完成与EMD分解技术相关的数字信号处理工作外,还可用于检测结构突发性损伤时的数据处理工作。 目前利用环境激励识别结构模态参数的方法一般都要求结构所受外激励为白噪声激励,所以使用基于模态参数识别的方法检测随机振动结构的损伤时都要受此限制,针对这一限制,本文提出了用于随机振动结构损伤检测的参数——互相关函数幅值向量(CorV)。 证明了在外激励频谱一定的情况下,CorV只与结构的频率响应函数有关。使用结构在短时间内的时域振动响应信号即可测得CorV,因此CorV适合用于环境随机激励下的结构损伤检测,也适用于利用人工随机激励下的结构损伤检测。用一个简支梁结构,通过仿真和实验的方法介绍了基于CorV的结构损伤位置识别方法。 通过对美国土木工程师学会的标准模型的损伤检测,检验了基于CorV的结构损伤检测方法的有效性。并将基于CorV的结构损伤检测方法应用于航空器壁板结构紧固件松脱损伤的检测和液压管道卡箍支座损伤的检测。通过这些应用实例的仿真和实验研究,不仅证明了
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU312.3

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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 杨海峰;基于加速度频响函数的结构损伤检测方法研究[D];西北工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 鞠彦忠,盛严,陈景彦,陈建华,扬湘江;基于模型修改的结构损伤检测[J];东北电力学院学报;2000年04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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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 黄维平;刘娟;;基于遗传算法的海洋平台损伤诊断研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
5 黄维平;王晓燕;;传感器优化配置的改进逐步累积法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
6 秦庆华;雷建平;路国运;;基于正应变比能的结构损伤位置识别[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
7 王志华;张向东;马宏伟;;基于应变曲率法的悬臂梁多位置损伤识别实验研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
8 程载斌;王志华;马宏伟;;结构损伤探测技术及研究进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
9 杨和振;李华军;黄维平;;基于动力响应测试的海洋平台结构损伤诊断[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
10 李华军;杨和振;;海洋平台结构参数识别和损伤诊断技术的研究进展[A];工程力学学术研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王若林;桥梁实时在线检测与健康监测若干问题研究[D];武汉大学;2005年
2 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
3 禹丹江;土木工程结构模态参数识别[D];福州大学;2006年
4 王逸林;希尔伯特黄变换在矢量信号处理中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 徐东亮;机敏混凝土结构的电阻率层析成像研究[D];武汉理工大学;2006年
6 蒋华;基于静力测试数据的桥梁结构损伤识别与评定理论研究[D];西南交通大学;2005年
7 丁浩;新型信息处理技术在气液两相流流型辨识中的应用研究[D];浙江大学;2005年
8 李守巨;基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D];大连理工大学;2004年
9 邹岩崑;局域波分析的理论方法研究及应用[D];大连理工大学;2004年
10 郝志华;基于局域波法和盲源分离的故障诊断方法应用研究[D];大连理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪德友;基于人工神经网络回转式空气预热器漏风的智能分析研究[D];华中科技大学;2005年
2 李家齐;惯性/天文组合导航系统中信息处理的研究[D];华中科技大学;2005年
3 张宇辉;桥梁结构健康监测技术与方法研究[D];湖南大学;2005年
4 刘尧;公路桥梁在大件运输中的若干问题研究[D];浙江大学;2006年
5 何宗成;基于振动的混凝土拱坝损伤识别试验研究[D];浙江大学;2006年
6 夏樟华;基于静动力的桥梁结构有限元模型修正[D];福州大学;2006年
7 王东升;基于铁磁材料力—磁效应的磁记忆方法检测机理的基础性研究[D];南昌航空工业学院;2006年
8 曹冰;预应力混凝土梁的动力损伤诊断研究[D];湖南大学;2006年
9 卓佳;智能化图示化35-110kV变电所一次CAD系统软件开发[D];湖南大学;2006年
10 唐洪荣;二维经验模式分解在图像处理中的应用[D];汕头大学;2007年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵学增,刘一星,李坚,朱建新;用FFT方法分析木材的打击音响快速测定木材弹性常数的研究[J];东北林业大学学报;1988年S1期
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3 方东平,俞茂鋐,宫本裕,岩崎正二,彦坂熙;木结构古建筑结构特性的计算研究[J];工程力学;2001年01期
4 周仙通,王柏生,倪一清;用神经网络和优化方法进行结构参数识别[J];计算力学学报;2001年02期
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8 郑栋梁,李中付,华宏星;结构早期损伤识别技术的现状和发展趋势[J];振动与冲击;2002年02期
9 于哲峰;杨智春;;基于互相关函数幅值向量的结构损伤定位方法研究[J];振动与冲击;2006年03期
10 伊廷华;李宏男;王国新;;基于小波变换的结构模态参数识别[J];振动工程学报;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张鹏程;中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究[D];西安建筑科技大学;2003年
2 吴金志;基于动力检测的网格结构损伤识别研究[D];北京工业大学;2005年
3 郭国会;桥梁结构动力损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2001年
4 顾培英;基于应变模态技术的结构损伤诊断直接指标法研究[D];河海大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓欢;古建筑旧木材材性变化及其无损检测研究[D];内蒙古农业大学;2006年
2 魏国安;古建筑木结构斗栱的力学性能及ANSYS分析[D];西安建筑科技大学;2007年
3 张同乐;古建筑中的结构技术及其艺术特征分析[D];太原理工大学;2007年
4 封波;多变量统计过程控制的应用研究[D];浙江大学;2002年
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8 刘利军;基于模态分析理论的桥梁结构损伤识别研究[D];武汉理工大学;2004年
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10 常鸣;基于HHT技术的结构损伤定位研究[D];南京航空航天大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王春华;评估火灾后碳素钢丝抗拉强度和受火温度的方法[J];四川建筑科学研究;1990年02期
2 淡丹辉,何广汉;智能土木结构理论初探[J];四川建筑科学研究;2001年04期
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10 李宏男,李东升,赵柏东;光纤健康监测方法在土木工程中的研究与应用进展[J];地震工程与工程振动;2002年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 淡丹辉;智能土木(桥梁)结构理论及其核心算法研究[D];西南交通大学;2002年
【相似文献】
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1 周奎;王琦;刘卫东;张简;;土木工程结构健康监测的研究进展综述[J];工业建筑;2009年03期
2 余岭;万祖勇;朱宏平;徐德毅;;基于POS算法的结构模型修正与损伤检测[J];振动与冲击;2006年05期
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8 马海渊;;浅谈土木工程损伤检测技术[J];青海交通科技;2010年04期
9 于哲峰;杨智春;;相关函数幅值向量及其在结构损伤检测中的应用[J];机械科学与技术;2006年01期
10 于哲峰;杨智春;;基于互相关函数幅值向量的结构损伤定位方法研究[J];振动与冲击;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 姜绍飞;许丕元;陈维;;钢管混凝土结构的损伤检测方法[A];中国钢协钢-混凝土组合结构分会第九次年会论文集[C];2003年
5 屈文忠;熊婷玉;;基于压电阵列Lamb波聚束方法的复合材料板损伤检测[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 张文江;殷志祥;;结构损伤检测与定位理论及应用[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
7 陈伟球;严蔚;;结构健康监测的机电阻抗法-理论及实验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 戚兆臣;;国内特大型桥梁结构健康监测系统的现状与发展趋势[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年
9 葛捷;;应用于结构健康监测的分布式光纤传感技术[A];第一届长三角地区传感技术学术交流会论文集[C];2004年
10 陈换过;姜节胜;闫云聚;徐斌;;复合材料层合板结构在线损伤检测[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
中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高占凤;大型结构健康监测中信息获取及处理的智能化研究[D];北京交通大学;2010年
2 李晓飞;船体局部结构的损伤识别与检测研究[D];上海交通大学;2010年
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5 胡海峰;板状金属结构健康监测的非线性超声理论与关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 王强;Lamb波时间反转方法及其在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 邱颖;自适应神经智能方法及其在结构损伤诊断中的应用[D];河海大学;2005年
8 刘建;基于含金属芯压电纤维与Lamb波的结构健康监测技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 蒋济同;海洋平台的模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2003年
10 宫亚峰;城市立交桥梁健康监测理论与实践技术研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 危玉蓉;基于神经网络的EMI结构健康监测及损伤检测研究[D];中南大学;2010年
2 魏平;疲劳寿命计在结构健康监测中的应用研究[D];南京航空航天大学;2004年
3 王洽亲;2010上海世博会英国馆结构健康监测研究[D];浙江大学;2011年
4 张燕;基于模糊神经网络的复合材料损伤主动监测技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
5 张志军;结构健康监测中的数据采集处理系统硬件设计[D];天津大学;2012年
6 陈元鹏;土木工程结构实时动态监测系统的设计与应用[D];兰州理工大学;2011年
7 丁华平;基于无线传感器网络的泰州长江公路大桥结构健康监测研究[D];南京大学;2011年
8 叶婷;飞机起落架300M钢材料典型结构的健康监测研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 侯艳芳;基于互相关函数幅值向量的随机激励下古木结构的损伤检测[D];西安建筑科技大学;2012年
10 刘克飞;考虑温度影响的模态应变能法海洋平台损伤检测研究[D];中国海洋大学;2011年
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