弹性板损伤识别的二维小波分析方法研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:shidai19860115
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板是一类常见的工程结构。其在施工和使用过程中,可能会出现各种损伤。当损伤达到一定程度后就会影响到结构的安全,严重时可能引发灾难性的事故,不仅会危及生命,而且给社会带来巨大损失。因此,有关识别弹性板内损伤的研究已成为一项重要的课题。目前小波分析方法的研究主要集中在一维小波变换。然而一维小波只在对一维信号的分析比较有利,如果用它来识别板的损伤就会存在缺陷,因此本文研究了基于二维小波的板损伤识别,文章包含以下几个内容:本文提出了基于二维小波损伤板的识别原理,利用有限元分析软件建立了简支板的二维模型,利用Lanczos法分析计算得到有限元模型的模态信号,再对模态信号进行二维小波分解,从而得到四个分量信号(即小波系数cA,cH,cV,cD):概貌分量A1C,水平细节分量H1C,垂直细节分量V1C和对角细节分量D1C。其中对角细节分量D1C对损伤的敏感度最高。本文利用二维小波分析方法研究了基于基本振型和转角模态下弹性简支薄板的损伤识别。结果表明利用二维小波分解基本振型信号得到的系数和利用二维小波分解转角模态信号得到的系数都能够反应弹性薄板是否含有损伤。相较于基本振型,基于转角模态的识别更加清晰,验证了该方法能够对含有损伤的弹性薄板进行准确的损伤识别。本文利用二维小波分析方法研究了基于不同尺度下模态参数的弹性薄板损伤识别。结果表明在相同的尺度划分下尺度越大,分解之后得到系数越能够反应出弹性薄板是否含有损伤。本文利用了二维小波分析方法研究了基于简支条件下和固支条件下弹性薄板的损伤识别。结果表明在这两种情况下,利用二维小波分析方法进行损伤识别都能够很好的判断弹性薄板是否含有损伤。本文利用不同的小波基(bior6.8,coif5,db3,haar,sym2)对简支损伤薄板的转角模态进行二维小波分析。结果证明基于bior6.8小波基的损伤识别较其它几种小波基能够更清晰和准确的反应损伤信息。本文利用二维小波分析方法对含有两处损伤的弹性薄板进行损伤识别。利用二维小波对弹性薄板的转角模态分解得到系数,从系数中能够明显的看到两处突起,验证了该方法能够对含有两处损伤的弹性薄板进行准确的损伤识别。本文利用二维小波分析方法对含有损伤的弹性中厚板进行损伤识别。利用Lanczos法分析计算得到弹性中厚板的整体模态信号,再把模态信号依据厚度方向所在的位置进行分层归类。应用二维小波分析方法对每一层的模态信号进行分解,从而得到小波系数cA,cH,cV,cD。cD系数能够明显的反应板在该层是否含有损伤。由于小波分解后的单个系数相对于原始的模态信号会有损失,所以仅凭cD小波系数只能确定板是否含有损伤而不能对损伤进行定位和程度识别,于是文章对cD系数中突变部分进行放大,再利用小波重构模态信号,从而找出损伤发生的位置并确定损伤的程度。文中利用此方法对弹性中厚板进行损伤识别,验证了利用二维小波分析方法对弹性中厚板的损伤识别能够确定损伤的位置和识别损伤的程度。
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