基于三阶累积量奇异值分解的结构损伤识别

为了在钢筋混凝土结构损伤识别过程中有效地考虑微裂缝引起的非线性特征,提出了一种基于奇异值分解的三阶累积量方法,通过对结构损伤过程中振动加速度信号的三阶累积量进行奇异值分解,根据主奇异值的变化来判断混凝土结构的损伤程度和定性评价结构性状.为了验证该方法,对两根钢筋混凝土简支梁进行了损伤试验,试验数据分析结果与试验中裂缝开展的观察结果比较吻合,表明三阶累积量的最大主奇异值能够有效地反映钢筋混凝土梁在各级荷载作用下结构损伤的变化情况,说明该方法是令人满意和有效的.     

基于奇异值分解的频响函数降噪方法

为了提高外场测试中频响函数的信噪比,提出了一种基于奇异值分解的频响函数降噪方法。该方法首先对脉冲响应函数在相空间内进行重构;然后对重构轨道矩阵进行奇异值分解达到降噪的目的。其中,降噪阶次通过奇异熵增量进行确定。采用GARTEUR飞机模型建立具有密集模态的仿真算例进行验证。结果表明,在噪声干扰较大时,该降噪方法能够显著改善模态参数的识别精度,尤其是阻尼的识别精度。     

基于振动传递率函数和奇异值熵的结构损伤检测方法

为了直接通过结构振动响应提取损伤特征,对激励未知情况下的结构损伤进行检测,提出了基于振动传递率函数和奇异值熵的损伤检测方法。该方法首先通过振动响应获得振动传递率函数,然后对振动传递率函数序列进行相空间重构,求取其奇异值熵,通过奇异值熵的大小来识别损伤模式。实验结果表明,该方法能有效地识别结构的损伤模式。     

噪声动态光散射数据Tikhonov与截断奇异值正则化反演

Tikhonov与截断奇异(TSVD)正则化是动态光散射数据反演中的两种重要方法,不同的正则化方法会对噪声DLS数据测量结果产生不同的影响。分别采用二阶差分矩阵的Tikhonov与TSVD方法,在6种噪声水平下,对宽窄不同的单峰与双峰分布颗粒进行了反演研究。结果表明:Tikhonov具有较好的光滑性;对于单峰分布颗粒,TSVD峰值误差更小、对于窄分布以及强噪声宽分布颗粒系反演,其抗噪性能更强、反演误差更小;对于双峰分布颗粒,Tikhonov具有较小的反演误差、较强的双峰分辨能力与抗噪声能力;对于窄分布颗粒的反演,一般TSVD峰值误差更小。在同样噪声情况下,Tikhonov与TSVD的双峰分辨力与颗粒的粒径峰值比有关。Tikhonov双峰分辨力较强,能够分辨出峰值比较低的颗粒。对实测200nm单峰颗粒进行反演,Tikhonov、TSVD的反演峰值误差分别为3%和1.85%,TSVD峰值位置更准确,能够验证模拟数据的结论。     

基于奇异值和奇异向量的振动信号降噪方法

针对复杂的转子振动信号中同时存在随机噪声干扰和工频噪声干扰的问题,提出了基于奇异值和奇异向量相结合的降噪方法。首先,对振动信号进行奇异值分解(singular value decomposition,简称SVD),根据奇异值谱确定振动信号有效奇异值阶次;其次,对有效阶次范围内的奇异向量进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform,简称FFT),依据幅值谱筛选出对应于工频噪声的奇异向量;最后,利用其余的奇异值和奇异向量进行重构得到降噪的时域信号。通过仿真信号和工程试验信号对该方法进行了验证,结果表明,基于奇异值和奇异向量相结合的降噪方法,不但能有效降低振动信号中的随机噪声干扰,还能有效降低工频噪声干扰,同常用的陷波器方法相比所提出方法具有明显优势。     

基于奇异值分解的ERA改进算法及模态定阶

研究了一种基于奇异值分解的ERA改进算法和模态定阶方法。在奇异值分解基础上,根据选定阶次在动态系统中所占比重,提出一种模态定阶指标——奇异值百分比,将该指标应用在改进后的特征系统算法中。首先,利用脉冲响应信号构造初始Hankel矩阵,对此矩阵进行奇异值分解生成去噪后的信号矩阵;其次,根据Cadzow算法重构Hankel矩阵;最后,利用奇异值指标确定模态阶次。通过仿真算例验证了改进后的特征系统实现算法具有良好的抗噪能力,利用定阶指标能有效确定模态阶次、剔除虚假模态,对于阻尼识别精度更高。应用该方法对某三厢车排气系统进行了模态参数识别,通过与LMS系统识别结果比较验证了方法的准确性。     

基于改进单元损伤变量的结构损伤识别概率统计方法

针对测量噪声的存在严重影响了识别结果的稳定性和可靠性,选取改进后的单元损伤变量作为损伤识别指标与概率统计方法相结合,借助统计量和假设检验方法确定损伤判别临界值,得到检验的判错概率,消除测量噪声的不利影响,根据结构损伤前后参数统计值的变化,给出统计意义上的损伤识别结果。算例分析表明,基于改进单元损伤变量的结构损伤识别概率统计方法对噪声有很强的鲁棒性,能有效避免损伤误判的发生。     

基于加权奇异值分解截断共轭梯度的电容层析图像重建

针对电容层析成像技术(ECT)中的软场效应和病态问题,提出了一种基于加权奇异值分解(SVD)截断共轭梯度的电容层析(ECT)图像重建算法。阐述了电容层析成像工作原理,提出了12电极ECT系统的测量方法。在分析灵敏度矩阵的奇异值分解理论的基础上,推导出了加权SVD截断共轭梯度的数学模型,并利用Tikhonov方法进行正则化加权处理。最后,分析了算法的收敛性,并将其应用于电容层析成像系统的图像重建中。实验结果表明,对于层流,截断共轭梯度算法的平均误差能达到27.54%,全部流型平均迭代步数达到13步,与LBP、Landweber和CG算法比较,该算法具有成像效果好,成像速度快,易于实现等特点。     

基于有限元模型修正的损伤识别方法研究

通过实验方法测得结构的模态参数,建立结构系统的有限元基准(未损)模型,同时为了避免将初始的有限元模型误差误判为损伤,需对原始的基准模型进行有限元修正,建立基准解析模型.由于系统质量参数可以准确获得且在模型修正过程中保持质量不变,因此可将刚度参数作为修正对象,通过改变弹簧刚度,使其有限元动力分析的结果与实测结果尽量吻合.随后定义损伤变量(损伤引起刚度的变化率即灵敏度),借助刚性灵敏度实现对结构损伤位置与损伤程度的识别.     

基于最小秩修正的结构损伤识别方法

提出一种改进的最小秩修正法.通过引入损伤定位向量,首先确定损伤单元的个数,再由最小秩修正法求解损伤程度.该方法较好地解决了运用最小秩修正法时必须采用正确的模态个数的问题.以一个平面桁架结构为例验证该方法,并对测量噪音的影响进行讨论.结果表明,所提方法是准确可靠的,且对测量噪音有很强的鲁棒性.     

基于刚度矩阵分解的结构损伤识别方法

利用结构单元刚度矩阵的特征值分解和组合,获得结构总体刚度矩阵的分解表达式。以结构刚度矩阵的分解式为基础,推广并改进基于特征值分解的结构损伤识别方法,以一个梁结构为例验证所提方法的可行性。     

结构损伤检测的一种改进附加质量方法

提出一种改进的附加质量方法用于结构的损伤检测中。通过在结构的某些部位处附加已知的集中质量块,测量得到附加质量系统的低阶模态,将这些新的模态及原结构的模态联合起来,通过频率灵敏度和柔度灵敏度建立损伤识别方程求解损伤参数。以一个二层的框架结构为算例,对所提的改进附加质量方法进行验证。研究结果表明,仅需要测量原结构和附加质量后结构的少数低阶模态信息,即可以比较准确地检测出结构的损伤,说明附加质量方法的可行性。     

结构损伤识别的联合灵敏度方法研究

提出一种联合灵敏度方法用于结构的损伤识别中,该方法将频率、振型和柔度三种灵敏度结合起来,可以获得更多的方程来求解损伤参数。利用数值算例对所提方法进行验证,并将所得计算结果与特征对灵敏度方法计算结果进行比较。结果表明所提方法是合理可行的。     

结构应变模态辨识的特征系统实现方法

应变模态可以分析动载下结构的应力状态。文中将基于位移响应数据的特征系统实现算法应用于应力应变分析中,建立基于应变测量数据的结构动力学参数辨识方法。首先建立应变的状态空间描述方程。由于应变模态和位移模态是同一物理状态的两种不同表现方式,二者的数学表达式具有相似性,前者是后者的相似变换。在此基础上,给出应变格式的ERA识别方法。利用应变格式进行eigensystem realization algorithm(ERA)分析;不仅可以辨识出结构的频率、阻尼比等动力学参数,而且还可以辨识得到相应的结构应变模态,从而建立应力应变预测响应模型。数值仿真和实验验证表明,该方法对结构应变模态有快速准确的辨识能力。     

基于贝叶斯方法的统计模型修正和结构概率损伤识别

提出了一个用马尔科夫链抽样的贝叶斯模型修正和损伤识别方法,用于对梁结构的损伤识别.首先建立了基于结构振动频率测量,确定其振型的目标函数,然后采用延缓拒绝自适应的马尔科夫链蒙特卡洛方法进行随机抽样,得到在完好状态和损伤状态下结构参数的后验概率,通过比较这两种状态下识别参数的概率密度函数,最终得到结构损伤的概率和损伤程度....     

基于广义柔度和附加质量的结构损伤识别研究

通过在结构的某些部位附加已知的集中质量块,测量附加质量后结构振动的低阶模态,把这些新的模态参数及原结构的模态参数联合起来,通过广义柔度灵敏度来建立损伤识别方程求解损伤参数。以一个桁架结构为例对所提的方法进行验证。研究结果表明,仅需要测量原结构和附加质量后结构的第一阶模态信息就可以比较准确地识别出结构的损伤,说明了所提方法的可行性,为解决大型结构的损伤识别问题提供了一条可供参考的途径。     

结构损伤诊断的改进静力方法

利用柔度分解技术,提出一种改进的静力方法用于工程结构损伤诊断中。通过在结构静力反应方程中引入柔度分解式,得到求解柔度扰动参数的线性方程组。由该线性方程组首先计算出各单元柔度扰动参数,再根据柔度扰动参数和刚度扰动参数(损伤参数)之间的关系式,即可计算出各单元损伤参数,据此即可评估结构的损伤状况。所提方法避免了已有方法中需要求解非线性方程组的缺点,无论损伤程度大小如何,均不需要进行迭代运算即可获得精度良好的计算结果。以一个桁架结构为例对所提方法进行验证。结果表明:无论损伤程度大小如何,所提方法只需经过一次计算即可获得精度较高的识别结果,避免多次迭代,显示该方法在计算上的优越性。     

飞机结构疲劳损伤的工程类比法

重点论述工程类比法在基于飞参数据进行飞机结构疲劳损伤计算中的应用.通过对两种机型、60多架飞机30000多飞行小时数据的计算分析,提出结构疲劳损伤值(取对数后)与材料常数m成线性关系的观点.用工程类比法计算出的多架飞机累计损伤结果,其相对轻重水平,基本不随m值的不同而改变.在比较多架飞机疲劳损伤情况时,可以排除材料常数m的影响.     

基于小波方法的板结构损伤识别研究

进行不同边界条件下板结构损伤位置和大小的评估以及传感器布置和噪音对损伤识别影响研究。主要内容包括:首先,通过薄板结构的有限元模态分析,获取有无损伤板结构点的固有特性参数的分布状况,利用离散小波变换将矩形薄板的模态节点位移数据进行分解计算,获得损伤位置数据的高频信息和奇异值。其次,进行不同边界条件下的板结构损伤识别分析,利用小波系数的最大值变化率进行板结构损伤程度的定量化评估。最后,分析了传感器布置以及噪音情况下小波变换方法对板结构损伤识别的有效性。研究结果表明,四边固支约束下的小波系数比四边简支约束的小波系数大0.5%,比两边固支约束的小波系数大0.88%;在网格g=40 mm且通过小波变换对信号进行去噪处理之后都能够有效识别板结构损伤。说明该方法针对二维板结构损伤位置及程度的识别问题具有一定的有效性,能够为车辆结构损伤识别问题提供技术思路和参考价值。