基于小波包能量变化率的钢桁架损伤识别研究

提出了一种基于小波包能量变化率的钢桁架结构损伤识别方法.运用Ansys软件对钢桁架结构进行数值模拟,得到结构各节点的加速度响应数据;利用Matlab对加速度响应数据进行小波包分析,然后通过小波包能量变化率指标识别损伤.主要研究了不同损伤位置、不同损伤程度、以及噪声对损伤识别的影响.数值模拟结果表明,小波包能量变化率指标能准确有效地识别损伤,该方法具有较好的鲁棒性.     

基于响应能量和连续小波变换的复合材料结构损伤检测

提出了一种基于响应能量和连续小波变换联合检测损伤的方法.首先测试随机激励下完好结构以及损伤结构各个节点的响应信号能量并分别组成能量向量,然后选取正交小波函数,分别对损伤前后的能量向量进行连续小波变换,根据损伤前后小波系数的变化来检测结构的损伤,并以小波系数二次差分的极大值作为损伤指标来进行损伤定位.该方法仅仅利用结构在随机激励下的时域响应信号,并不需要进行结构建模.通过对带有不同位置分层损伤的复合材料层合梁和层合板的损伤检测,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于小波变换的桥梁健康监测多尺度分析

针对桥梁结构健康监测具有实时性和数据量大的特点,提出了一种应用两个小波分别对实时测试数据进行分解和重构表达信号特征的方法,并定义了一个损伤指示系数,可按给定阈值在实时测试数据中搜寻损伤信息,确定损伤时刻,实现安全预警的目的.以一个发生损伤的两跨连续梁为例,对结构损伤进行了数值模拟,分析了在不同损伤位置及不同损伤率的情况下,损伤指示的敏感性.该实例表明对于梁中单元出现6%以上的刚度损伤有较好的损伤指示能力;由于多尺度分析方法具有较高的计算效率,能够在桥梁健康监测系统中在线完成损伤预警.     

基于小波包LVQ网络的传感器故障诊断

提出小波包分解提取各个节点特征能量与LVQ神经网络进行故障模式分类的传感器故障诊断方法.小波包三层分解得到各个节点的分解系数,通过一定的削减算法使得故障瞬态信号的特征得到加强,再根据重构的时域信号计算各个节点对应的能量,作为特征向量训练LVQ神经网络.通过正常状态及各种故障模式下的特征数据训练,LVQ网络具有了传感器故障诊断的功能.最后,通过火箭发动机试车台液氢管路流量传感器数据对训练之后的LVQ神经网络进行检验,验证了这种方法的实用性和有效性.     

一种改进的雷达信号小波包特征提取方法

针对低信噪比下雷达辐射源信号分类问题,提出一种基于小波包特征提取的改进方法。首先对信号进行小波包分解,然后在小波域采用阈值收缩降噪方法对小波包系数进行去噪处理,并提取去噪后小波包能量的统计特征,最后设计支持向量机分类器实现对雷达信号的自动分类。实验结果表明,采用去噪小波包的特征提取方法能有效降低噪声对信号识别效果的影响,当SNR=-3dB时,信号的平均识别率仍能到达93．3％,在较低信噪比下能够得到较为满意的识别效果。     

多分辨率分析和小波能量曲率的框架结构损伤识别

为研究运用多分辨率和小波包分析方法识别结构损伤的有效性,以三层混凝土框架结构为研究对象,分别建立不同损伤工况下的三维有限元数值模型,采用ANSYS程序进行动力时程分析,研究不同识别指标和输入信号的识别灵敏度以及其他因素对损伤识别结果的影响.分析结果表明:小波包能量曲率差法能够较好达到损伤识别的目的,输入信号使用加速度响应信号比速度和位移响应信号具有更好的识别效果;有限元模型网格划分、加速度时程响应信号的提取位置以及采样频率对损伤位置的识别有较大影响;有限元网格划分越密、加速度时程响应信号提取位置离损伤位置越近、采样频率越大,损伤位置识别越精确.     

空间单层网壳结构损伤杆件位置识别试验

为解决空间钢结构震后常发生杆件损伤的位置识别问题,设计一个单层网壳结构试验模型,切断单个杆件模拟实际结构的杆件损伤,对该损伤杆件进行位置识别研究.首先,根据空间钢结构自由度多,模态密集等特点,基于小波包能量分析法处理频率密集信号的优势,应用单层钢网壳结构损伤前后两个监测阶段的加速度响应数据,建立抗噪性能和灵敏性较好的损伤杆件位置识别指标向量.再应用有限元软件ANSYS建立17组不同位置杆件损伤的数值分析模型,分别获得17组有限元模型损伤前后的加速度响应数据,通过小波包分析处理后将其损伤指标向量作为损伤识别样本库,再将具有单个杆件损伤试验结构的加速度响应数据处理后得到的损伤识别指标向量与损伤样本库中各杆件损伤位置的指标向量进行聚类分析,识别出实际结构杆件有可能的损伤位置.该方法能够快速识别出实际结构中损伤杆件可能损伤的区域位置,试验结果也验证了方法的可行性和有效性,为后续工程应用研究提供了理论和试验支持.     

基于小波包分析的输电塔螺栓松动损伤识别方法

高压输电铁塔结构健康监测对保证输电线路安全运行具有重要意义,输电塔结构发生破坏时,节点板螺栓首先会发生松脱,有必要对节点板上的螺栓进行损伤识别。用ABAQUS有限元分析软件建立输电塔结构多尺度模型,利用小波包变换,引入小波包能量变化率作为损伤识别指标,提取出螺栓周围测点的动应变数据,对塔腿处一块节点板螺栓松动的不同工况进行损伤识别;以基于物联网技术的传感器为信号传输设备,利用高精度的PVDF压电薄膜应变片为数据采集设备,在实际输电塔结构底部施加激励荷载,提取节点板上测点的动应变对该损伤识别方法进行试验验证。结果表明,该损伤识别指标对测点附近的螺栓松动较敏感,并且在所有测点处的最小值能较好地识别出节点板的损伤程度。     

桥梁预警系统中小波包能量变异极值指数预警指标的可行性研究

损伤预警指标是桥梁预警系统研究中的关键内容,损伤预警的效果决定着整个系统的工作性能。在研究小波包对振动信号分解特性的基础上,提出了新的损伤预警指标——小波包能量变异极值指数,并通过数值模拟简支梁损伤前后的动力特性验证了其具有良好的灵敏性,为桥梁预警系统中损伤定位指标的选择提供了可靠的依据。     

基于最佳小波包基的边海防声目标识别

针对于将声音识别技术应用于边海防目标的识别,提出了一种新的基于最佳小波包基的特征提取方法。具体方法是首先根据边海防声音信号的频率分布特征,对这些信号进行有选择地多尺度小波包分解,获取最佳小波包树,然后将相应的最佳小波包基的能量值归一化后作为特征向量,再将这些特征向量输入BP神经网络训练,用训练好的神经网络对边海防声音信号进行识别。仿真结果表明:在噪声条件下,利用此特征提取方法,识别率达到94%,比基于小波包分解的特征提取方法的识别率高出6个百分点。     

基于结构健康监测系统的桥梁数据异常诊断研究

桥梁结构监测主要集中在对桥梁结构损伤位置和损伤程度的研究, 然而, 这是以桥梁结构健康监测系统数据有效为前提的. 在实际的环境里, 由监测系统自身故障引起的异常往往会对监测数据有一定影响, 使得监测系统产生损伤误报, 增加了虚警率; 同时, 由某些外部荷载引起的突发事件, 可能会对结构有严重破坏, 不利于桥梁的安全维护和管理. 为了保证桥梁的安全, 提高桥梁结构监测的有效性, 有必要对特殊事件进行异常诊断. 该文将一类识别方法应用到桥梁数据诊断中, 即通过核主成分分析和超球面一类支持向量机方法将一般监测数据和特殊事件数据有效区分, 并利用江阴大桥的加速度传感器数据验证了该方法在船撞、台风、传感器装机噪声和传感器跳变信号下的有效性.     

钢管混凝土拱桥地震破坏模糊评估方法

为了掌握钢管混凝土拱桥在地震后损伤和破坏情况,根据钢管混凝土拱桥各部件结构构造和受力特征,建立各个部件的杆件的基于变形或强度和能量的双重破坏评估模型,利用有限元法计算钢管混凝土拱桥非线性地震反应,研究基于模糊理论和层次分析法的地震破坏模糊评估方法。通过一座大跨钢管混凝土拱桥工程应用,由钢管混凝土拱桥的地震破坏模糊评估可知,在加速度峰值为0．1、0．2、0．4和0．8g的地震作用下,整桥的破坏指数分别为O．150、0．152、0．172和0．318,说明在峰值为0．4g的地震作用下桥梁为轻微破坏,在0．8g的地震作用下,为中等破坏。     

Fatigue damage reliability analysis for Nanjing Yangtze river bridge using structural health monitoring data

To evaluate the fatigue damage reliability of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge, according to the stress-number curve and Miner＇s rule, the corresponding expressions for calculating the structural fatigue damage reliability were derived. Fatigue damage reliability analysis of some critical members of the Nanjing Yangtze river bridge was carried out by using the strain-time histories measured by the structural health monitoring system of the bridge. The corresponding stress spectra were obtained by the real-time rain-flow counting method. Results of fatigue damage were calculated respectively by the reliability method at different reliability and compared with Miner＇s rule. The results show that the fatigue damage of critical members of the Nanjing Yangtze river bridge is very small due to its low live-load stress level.     

基于小波和图论的空间结构传感器优化布置

针对小波智能方法的特点并运用图论理论，将空间结构或其一部分抽象为有向图。根据各杆件的连接关系确定距离矩阵，并运用Floyd算法，综合考虑结构模态动能和模态应变能等参数，提出了一种新的传感器优化布置方法。应用该法对一个单层网壳进行了传感器优化布置，通过数值模拟对节点上的加速度传感器信号进行特征提取，并运用支持向量机进行了损伤识别，通过对比分析，验证了所提出的传感器优化布置方法和小波智能方法的实用性和有效性。     

基于双谱和奇异值分解的结构损伤试验

介绍双谱和奇异值分解（SVD）的理论,通过计算结构振动加速度信号的双谱,根据不同荷载下双谱幅值的等值线变化规律来判断结构的损伤程度和评价结构非线性振动特征.利用奇异值分解方法计算双谱的主奇异值,根据主奇异值在不同荷载下的变化情况,来评价结构的损伤和非线性变化.2根钢筋混凝土梁在逐级加载下损伤破坏的试验数据分析结果表明,双谱及其奇异值对结构损伤的变化比较敏感,双谱及其奇异值的变化规律与试验过程中试件的裂缝发展和损伤情况相一致,可以应用于结构损伤的监测.     

Damage alarming of long-span suspension bridge based on GPS-RTK monitoring

Structure damage identification and alarming of long-span bridge were conducted with three-dimensional dynamic displacement data collected by GPS subsystem of health monitoring system on Runyang Suspension Bridge.First,the effects of temperature on the main girder spatial position coordinates were analyzed from the transverse,longitudinal and vertical directions of bridge,and the correlation regression models were built between temperature and the position coordinates of main girder in the longitudinal and vertical directions;then the alarming indices of coordinate residuals were conducted,and the mean-value control chart was applied to making statistical pattern identification for abnormal changes of girder dynamic coordinates;and finally,the structural damage alarming method of main girder was established.Analysis results show that temperature has remarkable correlation with position coordinates in the longitudinal and vertical directions of bridge,and has weak correlation with the transverse coordinates.The 3%abnormal change of the longitudinal coordinates and 5%abnormal change of the vertical ones caused by structural damage are respectively identified by the mean-value control chart method based on GPS dynamic monitoring data and hence the structural abnormalities state identification and damage alarming for main girder of long-span suspension bridge can be realized in multiple directions.     

南昌新八一大桥健康监测预警指标计算分析

为了保证桥梁健康监测系统的有效性和及时性,给桥梁管理者提供维修及加固的依据,以南昌市新八一大桥为工程背景,在有限元数值模拟结合传感器监测数据的基础上,建立了多指标并行预警的结构预警体系,阐述了预警指标、预警阈值和预警流程,并重点对索力、关键部位应力和挠度、疲劳车辆荷载、固有频率变化率等预警指标进行了计算分析。应用结果表明,在当前荷载作用下新八一大桥的各项预警指标的结果都正常,满足使用要求。     

Engineering approach to in-situ bridge health monitoring with fiber bragg gratings

It is well known that transportation is the economiclifeline of a country and bridges are the throat of com-munication.At present,there are about5000thou-sands of main highways in China,among which overone third are structurally defective,more or less dam-aged and potentially threatened by functional degrada-tion.Some of the key bridges need to be monitored,e-valuated and maintained,repaired or reinforced.Largeand important bridges are always designed to work formany decades or even longer.Ac…