基于小波包降噪與有限元模型修正的結(jié)構(gòu)損傷識別

基于小波包降噪與有限元模型修正的結(jié)構(gòu)損傷識別

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1、學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知,除了文中特別加以標注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得直昌太堂或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。‘學位論文作者簽名(手寫):魂u簽字日期:矽,/年多月莎日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解直昌太堂有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定,有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤,允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)直昌

2、太堂可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學位論文。同時授權(quán)中國科學技術(shù)信息研究所和中國學術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社將本學位論文收錄到《中國學位論文全文數(shù)據(jù)庫》和《中國優(yōu)秀博碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表,并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。(保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)書)學位論文作者簽名(手寫):筠.u導(dǎo)師簽名(手寫):簽字日期:w/年占月礦日簽字日期:≯,,年歹月多日塑墨㈣嬲嬲·■--__-___I_l_____-l_·__··___----I____·__-__。--I·-

3、__·_■-__-_l--_-__·_--oo。。o___··__·--·--_·_-_I_I·_-·--ll-_-__·__o-_■■●■r’T●■■'■r'■r'■r摘要在工程領(lǐng)域,無損且精確地識別結(jié)構(gòu)損傷顯得十分重要,有限元模型修正技術(shù)提供了一種高效、無損、全局的結(jié)構(gòu)損傷識別方法。通過有限元模型修正方法獲得高精度的有限元模型,為結(jié)構(gòu)響應(yīng)預(yù)測、優(yōu)化設(shè)計、可靠性分析、破損檢測與故障診斷等工程服務(wù),是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的研究重點之一。目前,以基于靈敏度分析的模型修正方法最為成熟?;谀P托拚膿p傷識別首先是建立結(jié)構(gòu)的初始非損傷有限元模型,通過比較有限元模

4、型與實際結(jié)構(gòu)的動力特性差異,不斷修正模型中的剛度、質(zhì)量、阻尼等模型參數(shù),改進分析模型和試驗結(jié)果的相關(guān)性,最終在修正后的有限元模型中利用局部剛度的減少來指示結(jié)構(gòu)的損傷位置與程度。有限元模型修正方法利用實測模態(tài)參數(shù)識別損傷從數(shù)學的角度看屬于一種反問題的求解。然而反問題的求解對輸入誤差敏感,而作為輸入?yún)?shù)的實測模態(tài)參數(shù),由于環(huán)境噪聲、儀器精度等因素的影響,不可避免存在測試誤差,其精度難以滿足模型修正所需的要求,常導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷識別誤判甚至失效。針對模型修正方法進行結(jié)構(gòu)損傷時識別精度易受實測模態(tài)噪聲干擾的問題,提出一種基于小波包降噪與有限元模型修正的結(jié)構(gòu)損傷

5、識別方法。在損傷識別的每一迭代步中,以結(jié)構(gòu)有限元模型為基準,考慮真實模態(tài)與模態(tài)噪聲在時頻域內(nèi)的差異,以實測模態(tài)與有限元模型計算模態(tài)的差值為對象進行小波包降噪處理;并利用降噪處理后的模態(tài)參數(shù)構(gòu)造模型修正目標函數(shù),進行有限元模型修正,經(jīng)過修正迭代計算后可識別結(jié)構(gòu)的損傷位置與程度。本文以一多處損傷的三跨連續(xù)梁為例,采用本文提出的方法對結(jié)構(gòu)損傷的位置和程度進行識別。數(shù)值算例表明本文方法可明顯提高有限元模型修正方法進行結(jié)構(gòu)損傷識別的魯棒性。本文采用了另外一種方法即數(shù)據(jù)平滑方法對實測模態(tài)進行降噪處理,損傷識別結(jié)果表明,該方法亦可提高有限元模型修正方法進行結(jié)構(gòu)損

6、傷識別的魯棒性。同時采用不同模態(tài)參數(shù)即由固有頻率與曲率模態(tài)組成的模型修正目標函數(shù)進行損傷識別,損傷識別結(jié)果表明該方法能識別出結(jié)構(gòu)損傷的位置和程度。關(guān)鍵詞:模型修正;小波包降噪;數(shù)據(jù)平滑方法;曲率模態(tài);損傷識別ABSTRACTThedeVelopment0fame也odologyforaccul舭觚dreliablecondition觴sessmentofcivils仇lctIlreshasbecomeVe巧impc}nant.TheFEmodelupdatingme吐lodproVides觚e丘IectiVe,non—des伽Jctive,glob

7、al蛔ageidentificationtechIlique.fn喲u曲nle觚teelememmodelmodificationteclln0109y蠡”lli曲precisionmode,mefiIliteelementmodelseⅣicesfors臼uCturalrespoIlsepredictio瑪opt洫iza:tiondesi乳reliabil時鋤lysis,breakagedetectionandf砌tdia弘osisetc.Atprese她吐lemethodbasedontllesellsitivi夠柚alysisisthemos

8、tma:眥.D鋤ageidemificationbaSedonmodelmodification缸stlyes協(xié)blish

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