小波奇異性檢測(cè)在梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中的研究.pdf

1、梁是土木工程結(jié)構(gòu)中最簡(jiǎn)單基本的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此高效、實(shí)用的梁體損傷識(shí)別方法是很重要的。本研究采用20世紀(jì)80年代后期新興的小波分析方法。它能很好地分析信號(hào)的奇異點(diǎn)位置及奇異性強(qiáng)弱，因而通過(guò)小波分析方法能較好地識(shí)別出梁內(nèi)的損傷。
　　以往的一些研究大多是基于模態(tài)參數(shù)的動(dòng)力指標(biāo)分析法，這種方法簡(jiǎn)單易行，在一定程度上能識(shí)別損傷，但是對(duì)損傷識(shí)別的定位能力較差，并且對(duì)結(jié)構(gòu)微小的損傷不敏感，此外，動(dòng)力指標(biāo)對(duì)噪音等環(huán)境因素的影響較敏感，且由于需要

2、損傷之前的動(dòng)力指標(biāo)，給工程實(shí)際帶來(lái)一定的困難。針對(duì)基于模態(tài)參數(shù)的損傷識(shí)別的缺點(diǎn)，本文研究了基于非模態(tài)參數(shù)的損傷識(shí)別方法，此方法不需要結(jié)構(gòu)完好狀態(tài)的模型和數(shù)據(jù)信息。本文運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立含裂縫的試驗(yàn)梁模型，通過(guò)對(duì)提取的撓度曲線以及時(shí)程曲線進(jìn)行小波分析識(shí)別梁的損傷。研究?jī)?nèi)容和研究成果主要包括以下幾個(gè)方面：
　　（1）本文利用小波變換工具，對(duì)當(dāng)前結(jié)構(gòu)的變形即撓度信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而識(shí)別出損傷的所在。對(duì)于對(duì)矩形沖擊荷載、三角

3、形沖擊荷載作用后的簡(jiǎn)支梁的動(dòng)撓度曲線采用Mexicanhat小波進(jìn)行小波變換，可以從小波的模極大值得出裂縫的存在及其位置。采用本文方法對(duì)于損傷小于0.1的情況也能夠較好的識(shí)別出。同時(shí)，以兩處損傷為例，研究了多損傷情況下，小波工具識(shí)別損傷的有效性。分析結(jié)果說(shuō)明了在兩處損傷存在的情況下，損傷的存在和損傷的位置也能很好的識(shí)別。并且通過(guò)不同損傷程度的對(duì)比，得出小波系數(shù)幅值與損傷的程度成正比。
　?。?）利用一維連續(xù)小波變換對(duì)單點(diǎn)的位移時(shí)程

4、信號(hào)進(jìn)行了處理分析，這種方法可以克服提取撓度曲線時(shí)需要布設(shè)很多傳感器的缺點(diǎn)。只要較少的傳感器即可達(dá)到損傷檢測(cè)目的。目前，車輛在行駛時(shí)，車輛沖擊作用對(duì)橋梁的影響還沒(méi)有完全符合實(shí)際的理論分析和計(jì)算。只能采用比較粗糙的近似方法。本模型中將這種作用近似的簡(jiǎn)化為移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載，提取單點(diǎn)的位移時(shí)程曲線進(jìn)行小波分析。當(dāng)存在一處損傷時(shí)，確定損傷位置的誤差僅在以內(nèi)。多處損傷的情況下?lián)p傷的存在較容易確定，但由于奇異點(diǎn)的移位，使得損傷位置的確定誤差較大。

5、>　?。?）在ANSYS里建立鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁模型，相應(yīng)的汽車荷載的簡(jiǎn)化為三個(gè)作用力，三個(gè)作用力、、依次進(jìn)入梁體時(shí)，由于荷載由無(wú)1F2F3F到有會(huì)使小波系數(shù)產(chǎn)生奇異性。此奇異性遠(yuǎn)大于損傷所產(chǎn)生的奇異性，在損傷識(shí)別時(shí)要加以剔除。剔除荷載變化引起的奇異性以后，單處損傷時(shí)，出現(xiàn)一組奇異點(diǎn)，兩處損傷時(shí)，出現(xiàn)兩組奇異點(diǎn)。
　?。?）此外，還研究了不同的分析尺度、不同的損傷程度、不同的小波函數(shù)、不同的采樣點(diǎn)位置以及噪聲等因素對(duì)損傷識(shí)別的影響。