基于二維小波分析的板損傷識(shí)別方法研究.pdf

1、彈性板是土木工程中一類常見的工程結(jié)構(gòu)。彈性板在施工和使用過程中，可能會(huì)出現(xiàn)各種損傷，當(dāng)損傷達(dá)到一定程度后就會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的安全性，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)災(zāi)難性的事故，不僅會(huì)危及到人民的生命安全，而且給社會(huì)財(cái)富帶來(lái)巨大的損失。如何有效識(shí)別彈性板內(nèi)的損傷已成為一項(xiàng)重要的研究課題。 小波分析是近十幾年來(lái)國(guó)際上的一個(gè)前沿領(lǐng)域，它被認(rèn)為是傅立葉分析的突破性發(fā)展，是一種新的時(shí)一頻兩維分析方法。小波分析方法具有空間局部化性質(zhì)，即信號(hào)在某點(diǎn)處的小波變換在

2、小尺度下完全由該點(diǎn)附近的局部信息所確定，它在信號(hào)奇異性檢測(cè)方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，采用二維小波分析方法研究板的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別問題，不僅具有重要的理論意義，而且具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。 本文闡述了小波分析理論，分析了板的動(dòng)力特性，研究了板類結(jié)構(gòu)局部損傷時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響。然后較系統(tǒng)的研究了基于振型和轉(zhuǎn)角模態(tài)二維小波變換的板損傷識(shí)別方法，分別以含有損傷的四邊簡(jiǎn)支板、四邊固支板和兩端固支加強(qiáng)板為研究對(duì)象，用Lanczos方法對(duì)板的

3、模態(tài)進(jìn)行分析，計(jì)算出其振型和轉(zhuǎn)角模態(tài)，將其形成的損傷信息特征量進(jìn)行二維小波變換，根據(jù)小波奇異性檢測(cè)理論，建立了含損傷塊的板結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別原理，探討了含損傷的板結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)損傷識(shí)別方法。 本文建立了基于振型二維小波變換識(shí)別板內(nèi)損傷的方法。這種方法以db小波為母小波，通過對(duì)含有損傷的板的振型做二維小波變換，在多尺度分析中由小波系數(shù)模極大值位置識(shí)別出板內(nèi)損傷的位置，并且根據(jù)模極大值的大小識(shí)別出其相對(duì)損傷程度。通過對(duì)含有損傷塊和損傷帶的

4、四邊簡(jiǎn)支板、四邊固支板和兩端固支的加強(qiáng)板進(jìn)行計(jì)算分析，驗(yàn)證了該方法的有效性。在進(jìn)行板的損傷識(shí)別過程中應(yīng)用了信號(hào)延拓理論，將含有損傷信息的板的模態(tài)參數(shù)進(jìn)行信號(hào)延拓，然后對(duì)其進(jìn)行二維小波變換，有效地去除了邊界對(duì)板損傷檢測(cè)的影響。 本文首次提出了基于轉(zhuǎn)角模態(tài)二維小波變換識(shí)別板的損傷方法。這種方法以Mexh為母小波，通過對(duì)含有損傷板的轉(zhuǎn)角模態(tài)進(jìn)行二維小波變換，由小波系數(shù)模極大值位置識(shí)別出板的損傷位置。通過對(duì)含有損傷塊和損傷帶的四邊簡(jiǎn)支板