基于小波包分析的杆系结构损伤诊断研究

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杆系结构是建筑工程领域应用比较广泛的一种结构形式,一旦结构在使用过程中出现损伤,轻则影响结构的使用寿命,重则造成巨大损失。随着小波和小波包分析发展,利用其对奇异信号敏感的特点,其在损伤诊断领域的应用越来越广泛。本文在前人研究基础上,通过有限元分析和数值仿真的方式对平面和空间框架结构进行损伤识别定位分析。论文主要内容如下:(1)对损伤诊断的发展历程和研究现状进行了概述,并对现有损伤识别方法进行了分类。然后对小波分析和小波包分解基本理论进行了介绍。(2)基于平面单层和多层模型,分别设置不同损伤程度、不同损伤位置、不同损伤数量等工况,通过有限元分析软件获取其前八阶位移模态,探讨了小波分析和小波包分解对结构损伤识别的能力。分析结果表明,直接基于位移模态的小波分析不能识别结构的损伤,需要对位移模态的曲率进行小波分析才能实现损伤定位。通过对位移模态和模态曲率信号进行小波包分解,利用分解后的高频信号均可以识别结构是否存在损伤及确定损伤位置,表明小波包分解在损伤识别方面优于小波分析。(3)通过对空间单层和多层框架结构设置不同损伤工况,利用小波包对位移模态进行分解,然后对分解后高频结点信号进行处理并对处理后的信号重构,探讨了分解信号和重构信号对空间框架结构的损伤识别能力。分析结果表明,根据其重构信号可以确定结构的损伤位置。
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