信息熵理論在混凝土結(jié)構(gòu)損傷動力識別中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文在全面回顧結(jié)構(gòu)損傷識別方法的基礎(chǔ)上，提出使用信息熵理論對基于振動的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別，部分解決目前損傷識別領(lǐng)域存在的若干關(guān)鍵技術(shù)問題，為混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測提供配套判據(jù)。
　　根據(jù)信息熵理論，以自功率譜熵為例提出適合分析混凝土結(jié)構(gòu)損傷的熵指標(biāo)函數(shù)構(gòu)建方法。通過兩根不同的鋼筋混凝土簡支梁試驗，驗證自功率譜熵對基于振動的混凝土結(jié)構(gòu)的損傷識別效果。對比研究自功率譜熵和功率譜熵在損傷識別方面的異同點，通過實驗研究論證本文提出方法的

2、優(yōu)勢。對原始的振動信號添加不同強度的噪聲，考察自功率熵的抗噪能力。
　　改進(jìn)近似熵理論的程序編制方法，提升其計算效率。通過自功率譜密度函數(shù)對衰減信號進(jìn)行分類，針對不同的信號模式提出不同的近似熵計算方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)的損傷識別。使用相關(guān)函數(shù)將不具規(guī)則性的衰減信號轉(zhuǎn)化成具有規(guī)則性的互相關(guān)時間序列，采用數(shù)值模擬結(jié)合試驗的方法論證對衰減信號引入近似熵理論的可行性。試驗研究表明，利用近似熵理論對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別時，具有很強的敏感性和抗噪能力

3、。
　　引入改進(jìn)前和改進(jìn)后的線性化傳遞熵理論，利用梁上的加速度信號進(jìn)行動力損傷識別研究。利用Abaqus軟件分析只在主平面內(nèi)彎曲振動的混凝土簡支梁，通過折減指定單元彈性模量的方法模擬梁的彈性損傷?；诹荷隙帱c的加速度信號，利用核密度估計方法驗證了直接使用線性化傳遞熵理論的合理性。通過定義合適的損傷指標(biāo)，表明改進(jìn)的線性化傳遞熵在對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識別時具有很強的敏感性和魯棒性。
　　基于Matlab軟件對承受高斯激勵的Duf

4、fing軟彈簧振子進(jìn)行數(shù)值研究，計算傳遞熵的解析解，并以此驗證線性化傳遞熵以及核密度估計傳遞熵的合理性。通過調(diào)整非線性因子模擬系統(tǒng)受不同程度的非線性損傷，利用傳遞熵結(jié)合替代數(shù)據(jù)方法對該系統(tǒng)進(jìn)行非線性損傷識別，識別結(jié)果表明該方法可有效的捕獲系統(tǒng)的非線性特征。基于Abaqus軟件，分析一根帶裂縫的混凝土簡支梁在高斯激勵下的振動特性，以裂縫的長度模擬結(jié)構(gòu)的非線性損傷程度，結(jié)合替代數(shù)據(jù)方法，對連續(xù)系統(tǒng)進(jìn)行非線性損傷識別。
　　通過3根不同

5、的鋼筋混凝土簡支梁試驗，驗證傳遞熵結(jié)合改進(jìn)的替代數(shù)據(jù)方法對實際結(jié)構(gòu)的非線性損傷識別效果。通過定義合適的損傷指標(biāo)，量化該方法的損傷識別效果，使用完整梁和缺陷梁驗證該方法對不同損傷模式的識別能力。從采樣頻率、抗噪能力以及激勵方式等角度，驗證傳遞熵結(jié)合替代數(shù)據(jù)方法在損傷識別時的魯棒性。
　　全文結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究，驗證了幾個不同的信息熵指標(biāo)在混凝土結(jié)構(gòu)損傷動力識別方面具有的可靠性和優(yōu)勢，旨在為混凝土結(jié)構(gòu)的損傷識別領(lǐng)域提供一