小波包能量谱在古木框架结构的损伤预警

采用结构振动测试和小波包能量谱,确定结构发生的整体性能退化和局部损伤的大小及位置,应用于大型古木建筑结构的损伤预警中。通过有限元模拟得到结构的加速度响应信号,获得各阶子信号损伤前、后能量谱的变化来评价结构的损伤状态。得出结论:结构的自振频率对平面古木框架结构的损伤不敏感,很难确定损伤的位置。随着损伤程度的增大,各阶子信号能量谱的变化呈正比增大,可以定性和定量描述结构的损伤状态;小波各阶子信号能量谱的变化量与损伤所处位置有关,其中榫卯节点损伤程度最大,梁跨中损伤程度次之,柱础损伤程度最小,说明它对榫卯节点处的损伤比较敏感。     

基于统计小波包能量分布的结构健康状况预警

如何从健康监测系统采集的海量数据中挖掘并识别结构特征信息,提取结构损伤敏感指标,对结构进行健康预警是重要的研究课题。将环境荷载激励技术与小波包分析相结合,对环境激励作用下的结构动力响应求互相关函数,通过对互相关函数进行小波包分析,提出了两种基于小波包能量分布的结构预警指标。为降低采集信号噪音及随机性的影响,提出了采用统计方法对预警指标进行收敛性分析来确定健康状况预警指标的基准值和预警阀值。将提出的方法用于武汉阳逻长江大桥健康状况预警,结果表明提出的方法可以有效用于结构健康状况预警。     

基于小波包能量法的梁结构损伤识别研究

运用小波包能量法对完好的和具有损伤的简支梁进行数值模拟,施加相同的激励,测得结构的响应信号,对信号进行小波包分解,求得各个频段的能量,通过各频段能量的变化进行损伤位置的识别,指出这种方法可以对实际梁结构进行有效的损伤诊断。     

基于小波包能量的桥梁结构损伤识别应用研究

在基于小波包节点能量相对变化量的基础上,采用节点能量平方比αij（n）作为损伤定位依据,对结构损伤进行无模型定位,并通过数值算例验证了该方法的损伤适用性和损伤敏感性。     

基于小波包能量变化率的斜拉桥损伤识别浅析

文章根据小波包变换基本原理,构造了小波包能量变化率指标,并将其应用于斜拉桥主梁的损伤识别中。将信息熵作为代价函数,探讨了不同小波包分解层次与小波基函数在损伤识别中的效果,给出了最优小波基和分解层次的选取方法,并将选定的小波基和分解层次运用于斜拉桥主梁损伤识别。结果表明,Daubechies小波基尤其是高阶Daubechies小波基的识别效果较好,且分解层次越大,识别效果越好,但计算量也会随之增加,因此实际工程中应综合信息熵和计算时间来确定分解层次;小波包能量变化率指标对损伤较为敏感,能够检测出损伤发生的位置。     

基于小波包能量的大型输电铁塔损伤识别

利用小波包能量对某大跨越输电铁塔的主材进行了损伤识别研究。在地震激励下,得到完好和不同损伤程度下铁塔某根主材的位移–时间信号。用小波包变换对此信号进行分解与重构,小波包能量曲率差在损伤前后的数据被获取,分别获取能量曲率差的前6个分量数据,进行损伤位置判断,在单处损伤情况下,各分量均可以较准确地识别出损伤位置。     

陶瓷纤维混凝土高温损伤的小波包能量谱分析

制备了陶瓷纤维混凝土(ceramic fiber reinforced concrete,CFRC),通过超声波检测及小波包变换,在频域内对不同温度、不同冷却方式下CFRC的声波测试信号进行了分解分析。结果表明:声波测试信号的小波包能量谱同试件内部的损伤演化具有较好的相关性,随着温度的升高以及损伤程度的增大,高频分量所占能量密度不断减小,能量谱中心逐渐向低频端移动;同自然冷却情况相比,喷水冷却对能量谱分布造成的影响更为显著;基于小波包能量谱定义的损伤特征向量对CFRC高温损伤的敏感性较好,可用以判别CFRC的工况类型及损伤程度。     

基于小波包能量变异极值指数的结构损伤识别及实验研究

在小波包能量基础上,提出了基于小波包能量变异极值指数的结构损伤检测和定位方法,利用Daubechide15小波函数对损伤前后结构的加速度信号进行小波包变换,通过损伤前后小波包能量变异极值指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,并通过简支梁动力试验对该方法进行了验证,结果表明该方法有良好的灵敏性。     

基于小波包的地震信号能量特征分析

借助MATLAB平台,采用小波包变换对唐山地震南北向(北京测点)20s-40s时间段内的地震波进行频带能量分布特征分析,明确并验证了小波包树结点与信号子空间频带的分解排列规律,根据该排列规律编程得到与频带一一对应的分信号,同时计算了分信号的小波包能量及能量百分比。此频带能量分布可以凸显地震波的主要频带,为进一步提取地震信号局部特征提供便利。     

基于小波包分解的框架结构损伤识别研究

应用小波包分解技术,构造了基于综合能量曲率差的损伤识别敏感参数,并对结构的损伤定位和损伤定量进行了研究,结合一个三维框架模型进行了损伤工况的数值模拟,研究结果表明文中提出的损伤识别方法具有较好的损伤识别能力。     

基于小波包能量变异最值指数的RC框架损伤识别

小波包变换可以将振动信号按任意时频分辨率分解到不同频带,而各频带信号的能量变化包含着丰富的损伤信息。结合八层框架模型模拟地震振动台试验结果,对不同工况下的结构加速度时程响应进行小波包分解和重构,得到小波包能量谱。对不同频带下的小波包能量谱进行统计分析,利用小波包能量变异极值指数对框架结构的损伤进行评定。结果表明:损伤程度不同,小波包能量变异极值指数明显不同。因此可将小波包能量变异最值指数作为损伤程度的指标进行损伤识别。     

基于小波包能量和神经网络的柱塞泵故障诊断

针对泵车用柱塞泵常出现的若干故障状态和正常状态,提取泵壳上方的振动加速度信号,利用小波包分解后得到的各频段的能量向量作为特征参数,在Fuzzy ARTMAP神经网络中进行故障分类研究,得到了非常好的诊断准确率,为泵车的远程故障诊断系统的搭建提供了理论依据。     

环境激励下基于小波包能量曲率差的框架结构损伤定量识别

损伤识别指标小波包能量曲率差对结构损伤定位的有效性已通过数值仿真、室内试验和工程项目的验证,但缺乏对结构损伤定量的分析。以3层空间框架结构为研究对象,采用有限元软件ABAQUS进行数值模拟和动力时程分析,引入虚拟脉冲响应函数,考察结构外部激励、损伤程度、损伤位置和弹性模量对其识别效果的影响,研究小波包能量曲率差对结构损伤程度的定量估计。结果表明：引入虚拟脉冲响应函数不影响小波包能量曲率差的损伤定位识别效果,并可有效减弱外部激励对其的影响;结构损伤程度、损伤位置对其有影响,弹性模量大于3.0×10¹⁰ Pa(包括等于3.0×10¹⁰ Pa)时对其无影响;通过数值拟合公式可以有效地定量识别结构损伤程度。     

基于小波包能量分布和大小变化的结构损伤识别对比分析

为了对比基于小波包能量分布变化和大小变化的损伤识别指标对结构损伤的识别能力,从数理统计特性出发,以小波包能量特征向量均值改变量、标准差改变量、均值改变量曲率和标准差改变量曲率作为损伤识别指标,选用三层空间钢框架结构为研究对象,采用有限元软件ABAQUS建立不同损伤工况下的三维有限元数值模型,并进行动力时程分析,研究在冲击荷载作用下四种指标的识别灵敏度以及小波包分解层数、小波基函数和环境噪声对损伤识别结果的影响。结果表明,四种指标都能较好识别结构损伤;小波包分解层数和小波基函数的选取对识别结果影响较小;面对环境噪声的干扰,特征向量均值改变量和标准差改变量比均值改变量曲率和标准差改变量曲率作为损伤识别指标更具有鲁棒性。     

基于小波能量的钢丝绳断丝损伤信号处理

提出了利用小波能量作为钢丝绳断丝损伤信号处理的1个特征量．根据Parseval能量积分等式从理论上推导了小波变换系数具有能量的量纲,将小波能量引入钢丝绳断丝信号处理中是可行的．通过对信号进行多层离散小波分解建立了小波能量求解的方程式,计算不同频带内钢丝绳断丝损伤信号的能量值,这些频带内的能量统计是在时域波形上进行的,体现了小波分析具有时频分析能力．最后针对不同的断丝损伤情况,分别求解各个频带内的小波能量值,修正了应用于钢丝绳断丝损伤信号处理的小波能量计算公式．试验结果表明小波能量表征断丝信号的1个特征量是有意义的．     

岩石声发射信号能量的小波包分析

信号处理是研究岩石声发射技术的关键。岩石声发射信号具有瞬态性和多样性的特点,属于典型的非平稳信号,传统的快速傅立叶变换不适于处理这类信号。本文根据岩石声发射信号的特点,引入小波包分析方法对岩石声发射信号的能量分布特征进行了研究。首先,简略介绍了小波变换与小波包分析的特点;其次,对声发射信号进行了小波包分解和重构,计算出不同频带声发射信号能量,得到了信号在不同频带上的能量分布图;最后,总结了声发射信号的频带能量的分布特征。     

基于频率小波包分析的空间框架结构损伤初步识别

仅利用建筑结构少数测点的响应数据就达到对建筑结构是否发生损伤进行初步判断,无疑对实现结构的实时、在线健康监测具有重大的理论意义和实用价值。文章在将模态频率识别方法和小波包能量分析技术相结合的基础上,提出一种基于频率小波包分析的结构损伤识别方法。通过数值模拟,将其应用到一座三层一跨的钢框架结构模型的损伤识别上,进行理论方法有效性的验证。结果表明:在其固有频率变化率指标无法有效识别损伤的情况下,损伤识别指标明显识别出结构发生了损伤,并且还识别出结构损伤的相对程度,具有应用到实际工程结构中进行初步判断结构是否发生损伤的潜力。     

基于等效线性化方法弹塑性SDOF系统能量谱的研究

选择了被认为精度较高或者有关规范中建议的8种等效线性化方法,以4种场地土条件下40条强震记录为输入,通过时程分析方法对各种等效线性化方法计算弹塑性SDOF系统能量谱的精度进行了分析。分析结果表明,现有等效线性化方法的等效周期和等效阻尼比之间存在较大差异,且用于预测弹塑性SDOF系统的能量谱时存在较大误差。根据能量谱分析结果的统计计算,建议了一种新的适用于弹塑性SDOF系统能量谱计算的等效线性化方法。     

基于能量方法的结构性土体损伤演化规律研究

结构性土体的力学特性具有明显的损伤破损效应。根据岩土材料复合体损伤理论,结构性土体可看作是由结构相和损伤相各占一定比例的复合材料。结构性土体的损伤过程本质上是土体中结构相的变形能向相变损伤耗散能转化,相变损伤耗散能促使结构相退变为损伤相的损伤发展过程。从任意方向截面上看,结构相表面损伤后即变为损伤相的表面。基于此认识,把结构性土体的损伤变量与结构相、损伤相所占的截面面积联系起来,从而与经典连续介质损伤力学中关于损伤变量的定义一致。将土体结构的损伤引起的外力多做的那部分功定义为相变损伤耗散能,并将此引入到土体的能量平衡方程中。通过对结构性土代表体元的能量分析,推导了基于结构损伤耗能条件下的损伤演化方程,给出了模型参数的确定方法。最后将试验结果和本文方法的结果进行对比,表明本文方法能较好反映土体损伤演化规律。     

基于能量耗散定义损伤变量的方法

基于对材料变形中的本构能及耗散能的认识，依据循环加载计算耗散能，从能量耗散角度定义材料的损伤变量，并给出了损伤变量的理论计算公式及损伤阈值的确定方法，研究了相关试验结果的损伤扩展规律。