基于时变模态振型小波变换的结构损伤识别方法

结构损伤是一种非线性发展过程,会导致结构模态参数的变化,因此可以通过时变模态振型特征识别损伤状况.对结构的响应信号进行小波变换,提取当小波系数模出现局部极大值时的尺度参数,利用这些尺度参数识别结构的瞬时频率.选取特定尺度参数,对结构各个节点的信号进行小波变换,将信号解耦到只含某一阶模态,通过小波系数的比值进行归一化处理...     

基于连续小波变换的奇异性检测与故障诊断

小波奇异性检测方法作为一种有效的信号局部奇异程度的定量描述方法,已在许多领域展开应用。针对当前普遍采用的基于二进小波变换的奇异性检测方法的不足,建立了基于连续小波变换的奇异性检测方法,具有更细致的局部奇异性刻画能力。本文将这种方法应用在压缩机气阀的故障诊断中,充分显示了该方法的有效性。     

小波极大模方法在旋转机械故障诊断中的应用研究

通过小波变换奇异性检测理论,利用连续小波变换提取极大模值线并求取Lipschitz指数,提取转子每转中Lipschitz指数的平均个数和全部Lipschitz指数的平均值作为转子故障振动信号的奇异性特征。通过BP神经网络对转子不平衡、不对中、油膜涡动、摩碰和无故障5种状态进行分类识别,取得了较好的效果。     

基于小波分析的结构损伤检测

损伤结构的动力特性具有局部时变的特征，小波变换在时域和频域都具有表征信号局部特征的能力，小波包分析利用可以伸缩和平移的可变视窗能够聚焦到信号的任意细节，因此可以对损伤结构的非线性动力特性能进行有效的分析。提出运用小波分析提取结构损伤特征向量的方法和基本原理，并进一步用神经网络进行损伤位置和程度的检测。文章通过一个两层框架的模型对小波神经网络和传统的BP网络的损伤识别精度作了对比。研究表明，小波神经网络的抗噪声能力较强，损伤识别的效果更好，运用小波神经网络进行结构损伤识别精度要优于传统的BP网络。     

滚动轴承振动信号的小波奇异性故障检测研究

该文以滚动轴承振动信号为分析对象 ,基于小波奇异性分析原理进行滚动轴承故障检测新方法的研究。通过求解待测信号的小波变换极大模来检测和识别信号中奇异点位置和奇异性大小 ,以及对噪声极大模的抑制处理 ,达到抑制或消除噪声的目的 ;最后 ,在剩余小波极大模的基础上进行信号重构 ,展现原待测信号中的故障信号模式。通过对铁路货车车轮用滚柱轴承振动信号的分析表明 ,此方法在大幅度地提高信噪比的同时 ,对由轴承损伤冲击造成的信号突变仍保持了较高的灵敏度和分辨率。为滚动轴承故障检测打下了良好的基础。     

基于数据融合和小波分析的结构损伤诊断

基于数据融合和小波分析理论，提出一种新的结构损伤诊断方法。采用改进的一致性算法融合多传感器的测量数据，克服了一致性算法中两传感器在测量精度不同时置信距离不同的缺点，对支持矩阵进行模糊化处理，避免了人为定义阈值而产生的主观误差。利用小波分析的降噪和多尺度分辨能力对多传感器的数据进行分析处理，从而对结构损伤作出诊断识别。通过数值算例，验证了该方法可以充分利用所有传感器的有效信息，能够在部分传感器性能降低（如受到噪声影响），甚至是完全失效的情况下，对结构损伤作出正确诊断。     

复杂结构损伤检测的分段小波变换法

小波变换由于具有表征信号局部特征的能力,很适合探测信号中的反常成分,因此已越来越广泛的应用于简单结构的损伤检测。但对于工程中常见的复杂结构,转折点的存在却限制了小波变换的应用,尤其是难以检测到转折点处的损伤。该文采用将复杂结构分段化的方法来模拟海上自升式平台的两种损伤工况,经合理地选取模态类型,成功地检测到了此种复杂结构的多损伤情况。为了避免采用分段方法后因边界效应而引起的伪破坏,该文引入了模态扩展方法。对结构的模态进行扩展处理后,可准确地检测到结构端部或转折处发生的破损。     

基于小波分析的电缆故障行波测距

在电力系统中，电缆故障是不可避免的，如何精确的定位一直是研究的热点。传统的测距方法，是对反射信号进行检测，从而定位故障点。我们知道检测到的反射信号包含有重要的故障信息，通过对反射信号处理提取出故障信息，是测距的关键。但是由于信号在传输的过程中自身存在衰减并且有噪声的干扰，信号会发生畸变，使得故障信息的提取有很大的难度。建立合适的信号模型和综合分析方案对于故障信息的提取是很重要的。本文在小波分析的基础上，并利用小波变换模极大值理论提出方案，提高故障点测距的精度。     

基于小波分析的Timoshenko梁裂缝识别研究

采用等效转动弹簧代替梁内的不扩展横向裂缝,研究Timoshenko裂缝梁的横向振动特性,建立了一种与有限元分析相结合的、基于模态参数的小波分析识别Timoshenko梁内裂缝的方法。以一简支梁为例,通过建立含横向不扩展裂缝的Timoshenko梁的有限元模型,用Lanczos法对结构的模态进行了计算分析,求出了基本振型和转角模态。分别应用mexh小波和db小波为母小波对二者做小波变换,进行多尺度分析,通过小波系数模极大值位置识别出梁内的裂缝。并对识别结果进行对比,发现识别Timoshenko梁裂缝时,基于转角模态小波变换的方法对小波基、尺度的要求较低,变换后的小波系数线更为平滑,奇异性特征更为明显,故运用转角模态小波变换来识别Timoshenko梁裂缝,较之运用基本振型小波变换的方法更为方便、有效。该方法对Timoshenko梁裂缝识别的工程应用具有参考价值。     

结构基于振动损伤识别的发展概况

对目前关于结构基于振动损伤识别的基本方法和最新的研究进展进行了回顾,重点介绍了利用结构振动固有频率、位移振型、曲率模态振型、应变模态和神经网络法作了相关的讨论和评述.最后对这一研究领域的未来研究方向进行了展望.     

基于模态参数进行连续梁损伤诊断的数值研究

以一矩形等截面二跨梁有限元模型为研究对象,通过数值模型,利用梁损伤前后一阶振型的改变率、前四阶振型曲率的绝对差值以及两个特征参数,分别实现了连续梁的损伤诊断。     

基于小波奇异性理论的水轮机空化检测

空化噪声谱分析中常采用的功率谱分析在研究空化噪声这种具有很强突变性的信号时具有明显的缺陷,文中提出了一种基于小波奇异性理论的水轮机空化检测方法,并提出了小波基选择方案、突变点检测条件和最佳检测阈值。进行了混流式水轮机的模型转轮试验,观测了模型转轮额定工况下的涡带形态和空化发展情况,并采集存储了大量空化噪声数据。对照观测结果分析实际的检测数据,结果表明该方法的有效性,并很好的检测出空化初生和空化形态转变。     

曲率模态和小波包变换在结构损伤识别中的应用

小波包变换相比传统的Fourier变换,对非平稳信号分析具有良好的特性.利用小波包变换的特性,根据曲率模态损伤检测原理提出了一种基于小波包组分能量变化率作为损伤指标的分析方法.通过一简支梁结构的数值模拟,表明该方法对于判定损伤存在和确定损伤位置是有效的.     

基于叠加曲率模态改变率的梁结构损伤诊断

通过理论分析证明曲率模态差指标存在两个不足：一是对曲率模态节点处损伤不够敏感,二是不能有效反映损伤程度。对曲率模态差指标进行改进,提出叠加曲率模态改变率指标,理论上克服了原指标的不足。采用连续梁算例进行对比验证,结果表明新指标能够同时反映损伤位置和损伤程度,较曲率模态差指标更加优越。最后提出了基于新指标的单元损伤因子估算方法并验证了有效性。     

结构损伤识别的小波包分析试验研究

在结构服役期内，由于局部损伤的累积发展将导致结构刚度等特性的降低，可能导致灾难性的事故。传统的基于模态参数的损伤识别方法有时效果并不理想。提出基于小波包变换的能量变化率指标，并用其进行损伤识别的方法。首先将所得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进行损伤定他。通过三种不同损伤工况的梁体室内试验，证明所提出的损伤指标可以准确地识别损伤位置。     

基于小波包能量谱的结构损伤预警方法研究

基于小波包分析推导了结构动力系统在不同分析尺度上的状态方程和观测方程,在此基础上研究了结构动力响应在不同分析尺度上的时-频特性以及系统矩阵和测量噪声在各个分析尺度上的递推性.理论分析证明,采用结构动力响应的小波包能量谱进行结构损伤预警具有较好的损伤敏感性和噪声鲁棒性.根据瞬态激励的特性提出对激励和响应的时域互相关序列进行小波包分解得到小波包能量谱,并在此基础上计算结构损伤预警指标.通过一钢筋混凝土板静力承载力的振动试验分析,对板不同受力阶段的损伤状态进行了判别,并与实际损伤程度进行了比较.     

基于小波包技术的复合材料损伤检测

小波包分解能够精细地把信号划分到不同的频带范围内,实现了不同频带范围内特征信息的分离和提取.据此并借助于小波神经网络实现了复合材料无损检测中的特征信号的模式识别.实验表明该方法稳定可靠.     

基于响应的梁损伤识别

采用扭转弹簧模拟悬臂梁的损伤，导出了损伤梁位移模态和转角模态的近似公式，获得了损伤梁在单点激励下，零初始条件的位移和转角响应。发现损伤梁的转角响应在损伤处发生阶跃变化，而损伤梁的转角响应对位置的一阶偏导数在损伤处有脉冲两数型突变的特点，从而提出了基于损伤梁转角响应的损伤判据函数。通过对损伤梁和损伤桁架结构的数值模拟，表明提出的判据函数不仅可以利用简谐激励下的响应识别梁的损伤，电可以利用冲击激励下的响应识别桁架的损伤。实验结果表明利用所提出的判据函数，可以同时判别损伤的位置和损伤的程度。     

模态曲率差法对梁结构的损伤诊断

首先在理论上证明模态曲率差法,对结构损伤识别的可行性,提出了用损伤前后的模态矢量差,来计算结构损伤因子矩阵的计算公式。为验证方法的正确性,采用一个标准梁算例给予验证,算例表明该方法对结构的损伤位置和损伤程度具有准确的识别能力。并在此基础上,根据两个线性假设,提出了一种可用于评价结构寿命的简易、有效的计算方法。     

基于结构部分结点振动响应信息的海洋平台损伤诊断研究

利用结构的前三阶频率和部分结点的响应信息构建适应度函数和目标函数,采用改进的CHC遗传算法对结构进行损伤诊断,在相同的收敛精度条件下,大大减少了遗传代数和结构分析时间,因而提高了计算速度。数值算例表明:在不同的传感器配置条件下,对固定式导管架平台的损伤诊断均具有较高的损伤定位和损伤程度估计精度。