二进小波变换在复合材料损伤检测中的应用

二进小波变换在复合材料损伤检测中的应用吴耀军陶宝祺史习智（上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室上海２０００３０）（南京航空航天大学智能材料和结构研究所南京２１００１６）０引言近几年来迅速发展起来的小波分析是进行信号处理的有力工具，局部化和...     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤识别方法

在结构曲率模态基础上,提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,通过损伤前后小波变换系数的变化和分布情况建立了结构损伤指标,可判定损伤存在,确定损伤位置和估计损伤程度,并通过一两端简支梁的数值模拟对该方法进行了验证.     

基于振型多分辨复杂度谱的板结构损伤检测

针对目前基于振型的结构损伤检测方法普遍存在抗噪能力弱、对弱小损伤不敏感等不足,开展了克服这些缺陷的板类结构损伤识别研究。鉴于结构振型中噪声、趋势和损伤信息具有不同的尺度分布特性,基于二维高斯小波变换,提出多尺度振型空间概念,使振型的各成分信息得以独立表达,以凸显损伤信息。通过定义点态复杂度指标,借助滑动窗口法,在多尺度振型空间上形成多分辨复杂度谱。多分辨复杂度谱可使损伤进一步显现,能描述损伤的位置、大小及形状,并能反应损伤程度,实现了在噪声条件下对板类结构轻微损伤的准确表征。基于一实际工程闸门的数值模拟和两个模型试验,验证了所提方法的正确性和有效性。     

小波变换在早期损伤识别中的应用

提出了小波变换用于早期损伤的识别的方法.对小波理论做了简介,并通过仿真实验验证小波变换对损伤识别的能力.通过观察连续小波变换(CWT)的小波系数的模极大值或者离散小波变换(DWT)中的细节信号,识别动(静)态信号中的奇异值,从而判别出损伤的位置.此方法仅需要有损伤的结构的响应信号,不需要未损伤结构的响应信号及其结构信息,所需的信号可以是静态的,也可以是动态的.将该方法应用到带裂纹的悬臂梁有限元模型,通过瞬态、静力分析采集信号,精确定位裂纹的位置和数量.与传统方法相比,该方法不仅可行性强,经济方便,而且检测结果更为精确可靠.仿真实验表明,小波变换的方法是有力可靠的结构早期损伤识别方法.     

基于振型拟合的结构损伤诊断方法

工程结构在使用的过程中,由于载荷的作用将产生不同位置、不同程度的损伤。为了保证结构的安全,需要及时诊断出这些损伤的位置,以便对结构使用的可靠性进行合理的评估。提出了一种基于振型拟合的结构损伤诊断方法。它是用损伤系数作为诊断损伤的敏感因子。它不需要知道结构损伤前即完整结构的参数信息。文中详细讨论了这种方法,用仿真算例说明了这种方法的有效性和可行性。并用实验验证了这种方法的有效性和可行性。     

基于小波包变换和Replicator Neural Network的单位置结构损伤检测

为了实现对结构的损伤检测,提出一种基于小波包变换和Replicator Neural Network (RNN)的单位置结构损伤检测方法。首先采用小波包变换对原始振动响应信号进行分解,计算分解得到的各频带的相对频带能量,这些相对频带能量的分布反映了结构特性。然后,将健康结构的相对频带能量作为输入训练RNN。最后,利用训练后的网络即可对结构进行实时损伤检测。实验表明,即使在有噪声干扰下,该方法仍然能够检测出结构是否存在损伤。     

基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法研究

针对悬臂梁微小缺陷难以直接从模态振型进行有效识别的问题,提出了基于平稳小波变换的悬臂梁微小缺陷检测方法。通过利用有限元方法对悬臂梁进行建模和模态分析,得到了悬臂梁的模态参数。在此基础上,通过利用平稳小波变换对悬臂梁模态振型进行正交分解以得到平稳小波变换的近似系数(含模态振型的低频信号成份)和细节系数(含模态振型的高频信号成份)。最后,从平稳小波变换细节系数中提取了悬臂梁的微弱缺陷信息,实现了悬臂梁微小缺陷的有效定位和检测。从有限元模拟和平稳小波变换的结果可知,悬臂梁不同位置缺陷的前四阶细节系数都可以有效用于微小缺陷的定位。该方法具有较好的检测精度和可靠性,在结构缺陷萌生之初就可以有效识别缺陷的存在,避免结构灾难事故的发生,可推荐用于实际工程结构的检测。     

基于小波熵指标的结构损伤检测

对小波熵在土木工程结构损伤检测中的适用性进行分析,利用小波变换时一频局部化性能,将小波分析和信息熵结合起来,建立小波能谱熵、小波时间熵和相对小波熵等结构损伤指标.通过数值模拟和工字梁的试验数据对各指标和损伤识别方法进行了分析检验,识别出模拟梁和试验梁的损伤位置.识别结果表明,基于小波熵的指标是一个对结构局部损伤敏感的、比较好的损伤指标.     

连续小波变换在梁结构损伤诊断中的应用研究

为了检测出梁中的裂缝或因刚度降低引起的损伤,对有损伤简支梁的振型曲线进行连续小波变换．从小波系数出现模极大值有效地识别损伤的存在以及裂缝位置和刚度下降段的位置。基本振型是用小波变换识别裂缝的最佳振型．用损伤位置处振幅较大的振型曲线来识别最清楚,对有噪声影响的振型曲线同样可以用本文方法进行识别。通过分析和计算获得满意结果．在梁结构损伤诊断中具有较高的应用价值。     

基于小波变换的钢管焊缝损伤识别的探讨

在阐述钢管焊缝损伤特性的基础上,提出了基于小波变换的钢管焊缝损伤识别方法,并通过实例分析作了有效的验证.     

基于小波变换的打夯振动分析

探讨了冲击振动检测标准建立的合理性,提出使用小波的多通道分析功能来建立冲击振动检测标准的思想。回顾了有关振动检测标准的现状和小波分析的时频特性,分别从时域、频域和小波域对某打夯机造成的冲击振动进行分析,指出从时域和频域建立冲击振动检测标准的不足及从小波域建立冲击振动检测标准的优越性,验证了从小波域建立冲击振动检测标准的合理性和可能性。     

基于小波分析的简支梁桥损伤识别

提出了基于小波子带信号能量曲率变化的损伤识别方法。分别对完好和损伤状态下结构的振动响应进行二进离散小波变换,通过信号子带分解与重构将响应分解到不同频带,使叠加的模态响应分离。定义了信号相对能量曲率差损伤指标,利用该指标对结构的损伤进行识别定位。应用此方法对一简支梁桥进行损伤数值分析,结果表明:二进离散小波变换可以对结构振动响应中叠加的多阶模态信息进行有效分离;信号相对能量曲率差指标可以对损伤进行有效识别,且不受激励位置及荷载大小影响。最后通过模型实验验证了该方法的正确性及可行性。     

基于连续小波变换的三自由度链模型模态参数辨识

采用连续小波变换的方法,在大型结构模态参数辨识方面提出了系统化的辨识流程,并对相近的频率所造成的辨识难点提出了解决的办法。通过三自由度模型模态参数的辨识,表明连续小波变换对于大型结构的模态参数辨识准确度高,具有现实意义。     

基于SPC与小波变换的光纤光栅型损伤识别

为了研究光纤光栅传感技术在振动型损伤识别技术中的优势,建立了基于非平衡M-Z干涉仪和PGC相位解调技术的光纤光栅结构损伤识别系统;构建了基于小波包节点能量相对变化率之和的结构损伤识别指标;介绍了统计过程控制原理,推导了均值-极差控制图进行结构连续损伤识别的过程;测试了结构处于健康状态和6种损伤状态下的振动信号并分析了损伤识别.试验结果表明,构建的损伤识别系统能判断损伤的存在,并且能对损伤的位置和损伤程度进行有效识别.     

基于小波变换的客车车内振动噪声源识别

测定了不同工况下车内噪声信号和车架车身等处的振动信号，利用Daubechies小波函数对噪声信号和振动信号做小波变换，获取信号能量分布的特征向量和相关系数，确定两种信号相关程度，根据相关系数大小识别车内振动、噪声源，经过识别发现发动机为该车的主要振动噪声源。试验表明，该方法比传统的分析方法更为简单、有效。     

基于小波包变换的梁体损伤识别

由于小波包变换在分析非平稳信号方面较傅立叶变换更为有效，提出了基于小波包变换的能量变化率指标进行损伤识别的方法。首先，将得到的结构响应信号进行小波包分解，然后通过小波包能量变化率指标来进行损伤定位。通过3种不同损伤工况的梁体室内试验证明．损伤指标可以准确地识别损伤位置。     

基于强迫振动响应的结构损伤识别

为了识别结构的损伤位置和损伤程度,利用结构在多个脉冲激励下的强迫振动响应数据,把结构在损伤前后的响应数据相减,并对它们的差值求曲率,最后通过ANSYS有限元软件对具有不同损伤程度的固支梁进行仿真,并对其强迫响应数据按上面方法处理后,所得结果能判断出梁损伤的位置和损伤程度的大小,说明此方法是有效的。     

基于小波包样本熵的连续梁桥损伤识别

为了减少现行桥梁检测中所需布置传感器数量,将小波包分解和样本熵有机结合起来,对利用单点动力响应数据检测识别连续梁桥结构损伤的新方法进行了研究,笔者提出了连续梁桥结构的损伤识别指标和方法。利用小波包变换对移动荷载作用下桥梁的加速度响应进行分解和重构,计算重构信号的样本熵值,建立了对数加速度能量差小波包样本熵损伤识别指标;并通过三跨变截面连续梁桥的动力仿真分析,验证了指标和方法的适用性与噪声鲁棒性。研究结果表明,笔者所提出指标和方法仅利用桥上一个测点的加速度响应就能够很好地识别连续梁桥的损伤位置和损伤程度,且对噪声不敏感。