小波能量法损伤识别研究

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随着经济的发展和科学的进步,人们对安全的需求有了进一步提升,因而结构损伤识别也日渐成为了土木工程领域研究的热点。工程结构损伤识别技术对于保护好人民的生命财产安全有着十分重大的作用,进行这方面的研究具有很重要的现实意义和必要性。本文的内容主要如下:1)介绍了论文的选题背景和意义,并对小波方法在土木工程结构损伤识别中的研究现状做了简单介绍,然后在此基础上提出了本文的研究内容、研究思路以及研究目标。2)简单介绍了小波变换的发展历程和理论基础,阐述了小波分析作为一种非常优秀的时频分析工具,在时域和频域都具有可以调节的分辨率,非常适合用来分析和处理信号,是一种具有很大潜力的损伤识别工具,同时简要介绍了小波多分辨率分析和小波包分析的思想及算法实现。3)将多尺度系统理论与结构动力学理论相结合,阐述了基于小波变换的结构多尺损伤分析的理论框架。将基于小波变换对结构动力系统在各个分析尺度上的状态方程以及观测方程进行了推导,在这基础上,对结构动力系统的多尺度分解特性进行了分析,同时简要介绍了基于小波包能量谱的结构多尺度分析原理,并通过一个算例对运用小波包能量谱进行损伤识别的具体力方法和过程作了比较详细的介绍。4)对运用小波包能量进行损伤识别的方法进行了详细的阐述,并详细介绍了损伤识别的过程,提出了一种新的损伤指标-—能量变化率指标。指出,能量作为信号分析中十分重要的物理量,包含有丰富的损伤信息,因此,通过比较损伤前后的小波包频带能量的变化,能对结构的损伤作出有效的识别。然后通过数值算例,验证了新提出的能量变化率指标,较之之前的指标,对损伤更为敏感。在此基础上又对于单一损伤位的损伤程度判断提出了一种实用的方法,同样通过一定的数值算例验证了该方法的有效性。最后,对本论文的主要研究工作进行了总结,并探讨了仍然存在的问题和下一步需要开展深入研究的方向。
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