基于小波分析的结构损伤检测研究进展

近10几年来,在土木和机械领域结构损伤识别方法已引起不同领域的相关学者的极大研究兴趣。小波分析是一种新的数学分析和信号处理工具,可以对非稳态信号进行详细的时频分析,是传统傅里叶分析所不能及的,已广泛应用于土木、机械和航空工程领域中,特别是在结构损伤识别和健康监测中的应用尤为突出。本文回顾和总结了小波分析理论及其在结构损伤识别、损伤定位和损伤程度确定中的应用,对今后的研究进行了讨论和展望。

郑州黄河大桥主桥自振特性分析

以京珠高速公路郑州黄河大桥主桥为研究对象,采用ANSYS有限元程序,建立了下承式钢管混凝土系杆拱桥的空间力学计算模型,利用子空间迭代法计算了该桥梁结构的自振周期和振型,对桥梁的模态特性进行了分析,计算结果可为该桥的设计、施工以及使用阶段的健康检测和维护提供技术参数和依据。

基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别。在结构曲率模态基础上,本文提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法。利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,用损伤前后小波变换系数残差建立了结构损伤指标,通过小波变换系数残差的分布统计情况判定损伤的存在并确定其位置。应用简支梁数值模拟结果对该方法进行了验证。

基于曲率模态和小波变换的结构损伤识别方法

在结构曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法。利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过损伤前后小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度,并通过一两端简支梁的数值模拟对该方法进行了验证。

基于频率法的平行钢绞线索索力测试研究

斜拉索索力是桥梁施工控制和桥梁受力的重要指标,以光武大桥为工程背景,用频率法进行平行钢绞线斜拉索索力的测试和分析研究。采用有限元方法建立斜拉索模型、HDPE套管模型以及斜拉索-套管整体的接触耦合模型,进行斜拉索结构的动力性能分析,从斜拉索振动频率与索力的对应关系分析可以看出:频率法可用于平行钢绞线斜拉索的索力测试,HDPE套管能够传递和反映内部索体的振动,但必须考虑HDPE套管的影响,根据HDPE套管质量修正斜拉索线密度,提高了斜拉索索力测量和计算的准确度。

基于运营环境和提升小波变换的桥梁损伤检测研究

根据损伤桥梁在车辆荷载作用下的动力响应特点,以及提升小波变换对信号突变信息的放大功能,提出了利用桥梁运营荷载作用下加速度响应提升小波变换系数的分布特性对结构损伤进行识别的方法。首先,采集桥梁在行车荷载作用下的加速度响应信号;然后,对加速度响应信号进行提升小波变换,分别利用加速度响应信号、加速度响应信号差,提升小波变换系数空间变化的峰值识别损伤位置;最后,对行车速度、损伤位置、损伤程度和测量噪声对损伤识别效果的影响进行了分析讨论。结果表明:在行车速度8m/s以下、测量噪声不高于5%情况下,利用运营荷载作用下桥梁单点动力响应信号提升小波变换,可以实现桥梁多处损伤的检测和识别。

基于曲率模态和小波变换的简支梁桥损伤识别方法

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.本文在曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的梁式结构损伤识别方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度.并通过一简支梁桥中T形截面梁的数值模拟对该方法进行了验证.

基于第二代小波变换的结构损伤检测研究进展

小波变换可以对非稳态信号进行详细的时频分析,已广泛应用于机械?航空航天?土木等工程领域中,特别是在结构损伤识别和健康监测中的应用尤为突出.在第一代小波变换基础上提出的第二代小波变换,具有算法简单?运算速度快?能够准确匹配信号的局部特征等优点.笔者综合论述了第二代小波变换理论及其在结构损伤检测中的应用,并对其未来发展进行展望.

基于小波能量分布向量的结构损伤识别

利用小波变换时-频局部化性能,提出了基于小波能量分布向量的结构损伤识别方法。首先建立无损结构响应信号小波能量分布的总体向量;其次,将实测动力响应信号分解为小波包组分,计算其小波能量分布向量(样本向量);通过样本向量和总体向量之间的马氏距离识别损伤。该方法仅利用单测点结构响应数据进行损伤识别,实验方便,计算简单,并通过钢梁试验对损伤识别方法进行了试验验证,识别结果表明小波能量分布向量是一个比较好的结构损伤指标。

基于小波熵指标的结构损伤检测

对小波熵在土木工程结构损伤检测中的适用性进行分析,利用小波变换时-频局部化性能,将小波分析和信息熵结合起来,建立小波能谱熵、小波时间熵和相对小波熵等结构损伤指标。通过数值模拟和工字梁的试验数据对各指标和损伤识别方法进行了分析检验,识别出模拟梁和试验梁的损伤位置。识别结果表明,基于小波熵的指标是一个对结构局部损伤敏感的、比较好的损伤指标。

基于小波包分析的框架结构损伤识别

损伤将引起结构动力特性和动力响应的变化,反过来,可以通过结构动力性能或动力响应的变化识别结构损伤,但它们对结构局部损伤并不十分敏感。而小波包分析具有优越的时-频局部化性能,可以在时—频域以任意精度进行信号分析。本文在小波包分析基础上,提出了基于小波包分析的损伤检测和识别方法:首先将结构响应信号分解为小波包组分,然后通过考察各组分小波信号的变化情况识别损伤。该方法仅利用结构响应数据识别损伤,实测方便,计算简单,并通过3层钢框架结构的模型试验成功地识别出损伤时刻和损伤位置,验证了其可行性。

基于提升小波熵指标的梁板组合桥损伤识别研究

利用提升小波和熵的特点,提出了基于提升小波熵的结构损伤识别方法,给出了提升小波时间熵和相对提升小波熵两个结构损伤指标。通过梁板组合桥的数值模拟表明,提升小波时间熵指标能较好地识别结构的损伤时刻,而相对提升小波熵指标能较好地识别结构的损伤位置。

结构-设备复合复合系统振动特性研究

根据石化企业中工业结构和生产设备的特点，建立了工业结构－设备复合系统的动力分析模型，具体计算了工业结构－设备动力相互作用对结构振动特性的影响，计算结果与试验结果吻合，证明了该动力分析模型的正确性。

基于提升小波的框架结构损伤识别研究

提升小波分析方法可以将信号按任意精度进行分解,具有优越的时、频局部化性能。文中在提升小波分析基础上提出了框架结构的损伤检测和识别方法。首先将结构加速度响应信号进行提升小波变换,然后采用单支重构的方法获取细节信号,通过细节信号的突变特征识别结构损伤情况,并用悬臂梁的数值模拟和三层框架模型结构试验验证了所提出方法的实用性。

蒲山特大桥施工线形控制研究及应用

线形控制是对桥梁施工中的重要环节及过程进行线形监测与控制,保证施工过程中桥梁的安全性和稳定性处于控制之中,并且使成桥后桥梁的线形和内力满足设计要求。通过蒲山特大桥的施工监控实践,详细介绍了变截面钢管混凝土桁架拱桥线形控制的原则、方法和效果。

火力发电厂锅炉框架地震反应分析

根据火力发电厂锅炉框架的结构特点，采用时程分析法对锅炉框架进行了地震反应分析，并应用于某火力发电厂生产系统的抗震防灾研究。

结构损伤识别的小波熵指标研究

利用小波变换时-频局部化和信息熵反映信源平均不确定性的特性,将小波分析和信息熵结合起来,提取小波能谱熵、小波时间熵和相对小波熵等结构损伤指标,并通过数值模拟和工字钢梁的试验数据对各损伤指标进行了分析检验.识别结果表明:基于小波熵的指标是一个对结构局部损伤敏感的、比较好的损伤指标.

基于小波包样本熵的连续梁桥损伤识别

为了减少现行桥梁检测中所需布置传感器数量,将小波包分解和样本熵有机结合起来,对利用单点动力响应数据检测识别连续梁桥结构损伤的新方法进行了研究,笔者提出了连续梁桥结构的损伤识别指标和方法。利用小波包变换对移动荷载作用下桥梁的加速度响应进行分解和重构,计算重构信号的样本熵值,建立了对数加速度能量差小波包样本熵损伤识别指标;并通过三跨变截面连续梁桥的动力仿真分析,验证了指标和方法的适用性与噪声鲁棒性。研究结果表明,笔者所提出指标和方法仅利用桥上一个测点的加速度响应就能够很好地识别连续梁桥的损伤位置和损伤程度,且对噪声不敏感。

基于残余力向量的桁架梁损伤识别研究

定义残余力向量为结构的损伤指标,给出了根据结构特征值方程详细推导残余力向量的理论过程.并以简支桁架梁为研究对象,利用残余力向量进行桁架梁的局部损伤识别,成功识别出桁架梁的单一和多处局部损伤;同时考虑实际测量中存在噪声影响,引入了损伤定位指数,分析了噪声对损伤识别精度的影响.理论分析和数值仿真结果表明,残余力向量能有效识别桁架梁的局部中小损伤,且有较好的抗噪性.

某锅炉房的抗震分析及加固处理

本文结合某锅炉房改造的实际需要，在强度测试、力学分析和结构计算的基础上，给出了增设纵向钢桁架的整体加固方案和柱子外包角钢的局部加固方案。既提高了结构刚度，又提高了结构的抗震能力。