基于小波分析的鋼桁拱結構損傷檢測.pdf

1、工程結構在使用過程中，由于設計、施工、使用或環(huán)境影響等方面的原因往往會發(fā)生不同程度的損傷或者破壞。比如橋梁隨著環(huán)境腐蝕、車輛流量的增加、橋下過往船只的碰撞以及最初施工的缺陷，隨著使用時間的增加，結構正面臨日益加劇的性能劣化現(xiàn)象，一些耐久性很好的混凝土橋梁，也會存在耐久性下降的問題。所以在結構使用過程中，或者是結構的荷載發(fā)生重大改變后，有必要對結構的健康狀況進行檢測，避免結構發(fā)生局部損傷，最終突然破壞。
　　 結構一旦發(fā)生損傷，結

2、構的性能將隨之發(fā)生改變，如材料性能的變化、幾何性質(zhì)的變化、內(nèi)部結構體系的變化等，引起結構剛度的減小和阻尼的增大。剛度的減小自然伴隨結構自然頻率的減小和結構模態(tài)振型的改變，相應結構的動力響應也會出現(xiàn)改變?？梢詫⒛B(tài)參數(shù)和結構響應的改變視為結構發(fā)生損傷的標志，如果能預先知道模態(tài)參數(shù)或結構響應的變化與結構損傷的關系，就可以利用結構損傷前后模態(tài)參數(shù)的改變來反映結構損傷的特征，并對結構進行損傷檢測和識別。本文采用結構響應的小波包變換數(shù)據(jù)建立損傷指

3、標對結構進行損傷檢測。
　　 小波分析是一種新的數(shù)學分析和信號處理工具，在結構損傷識別和健康監(jiān)測中的應用具有優(yōu)勢，但是應用研究還處于起步階段。小波分析主要表現(xiàn)在可以對非穩(wěn)態(tài)信號進行詳細的時頻分析，有效地提取損傷特征并能準確發(fā)現(xiàn)損傷。本文用小波包變換對結構動力響應信號進行分析，對如何利用小波包分析進行損傷特征的提取，識別結構中的損傷并進行定位，并采用模態(tài)應變能法對損傷進行定量，包括在有噪聲干擾的情況下?lián)p傷初步定位做了初步探索。試驗

4、結果表明:小波包變換不僅可以正確進行損傷位置的識別，而且在輕度噪聲影響下小波變換也能正確識別損傷位置，小波包能量法能較準確的給出損傷的大小。本文主要內(nèi)容如下：
　　 ①建立無損傷和有損傷模型，模擬鋼桁拱受沖擊荷載作用，測得損傷前后的位移和加速度響應，用小波包對損傷前后的響應進行變換，對比損傷前后小波包變換各頻帶能量的變化，通過優(yōu)選小波函數(shù)和小波包變換的水平確定頻帶能量變化的極值點，即為可能損傷位置。
　　 ②在模擬響應信