基于小波理論的含片狀裂紋框架結(jié)構(gòu)損傷識別研究.pdf

1、框架結(jié)構(gòu)是多高層建筑較多采用的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于住宅、辦公樓、旅館、醫(yī)院、商場等建筑中。其在實際的使用過程中，由于受疲勞荷載、腐蝕作用等的影響，結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)各種損傷，嚴重的甚至可能導(dǎo)致房屋坍塌等災(zāi)難性發(fā)生。因此，利用小波理論研究框架結(jié)構(gòu)的損傷識別方法，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 在對結(jié)構(gòu)進行損傷診斷時，現(xiàn)有研究通常將裂紋簡化為沿厚度方向的貫通裂紋，采用梁單元進行結(jié)構(gòu)分析，這樣可以使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)損傷識別問題得到簡化。然而工

2、程實際中存在的裂紋大多是非貫通裂紋，采用梁單元簡化模型來分析，可能會導(dǎo)致計算結(jié)果的偏差，影響結(jié)構(gòu)損傷識別的效果。為此，本文采用半橢圓表面片狀裂紋模型研究框架結(jié)構(gòu)的損傷識別問題，主要內(nèi)容如下:
　　 本文使用小波理論，提出了基于小波分析的含片狀裂紋框架結(jié)構(gòu)的損傷識別原理。通過建立框架結(jié)構(gòu)的三維有限元模型對框架進行動力特性分析，得到含片狀裂紋框架結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，以Mexh小波為母小波進行連續(xù)小波變換，并根據(jù)小波系數(shù)模極大值來判斷框架

3、結(jié)構(gòu)損傷的位置，建立了一種含片狀裂紋的框架結(jié)構(gòu)的損傷識別方法。
　　 以含半橢圓表面片狀裂紋的簡單框架結(jié)構(gòu)為研究對象，建立了一層一跨簡單框架結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，運用有限元方法來分析含片狀裂紋框架結(jié)構(gòu)的動力特性，分別得到了框架結(jié)構(gòu)三種不同類型的模態(tài)參數(shù)（位移、曲率及應(yīng)變模態(tài)），以Mexh小波為母小波，分別對其模態(tài)參數(shù)進行連續(xù)小波變換，得到相應(yīng)的小波系數(shù)圖，再由小波系數(shù)圖中的信號突變點來判斷損傷的位置。數(shù)值算例表明，這三種模態(tài)參數(shù)

4、方法都能有效識別損傷的位置，特別是應(yīng)變模態(tài)小波變換方法和曲率模態(tài)小波變換方法得到的小波系數(shù)圖形線條更為平滑、奇異性特征更為明顯，即在裂紋識別中更敏感，損傷識別結(jié)果更能準確反映裂紋的位置。
　　 本文在分析含片狀裂紋簡單框架結(jié)構(gòu)損傷識別的基礎(chǔ)上，采用半橢圓表面片狀裂紋模型，進一步研究了含片狀裂紋的兩層一跨和兩層兩跨框架結(jié)構(gòu)的損傷識別問題。通過對框架結(jié)構(gòu)進行三維有限元分析，得到兩種框架結(jié)構(gòu)分別在不同損傷工況下的三種模態(tài)參數(shù)（位移模態(tài)