基于区间B样条小波有限元的移动荷载识别

小波有限元以区间B样条小波尺度函数为插值函数构造小波有限元单元,并通过单元转换矩阵建立小波空间与物理空间各参数之间的关系.采用动态规划法与Tikhonov正则化法识别移动荷载,避免了直接处理反问题时的振荡与数值计算病态解等问题.算例采用所测得的部分离散点的动态响应数据为已知信息,验证了小波有限元的优越性及小波的多尺度特...     

基于小波有限元法的连续梁移动荷载识别

将待识别车载简化为移动荷载投影到小波空间;车载所作用的连续梁模型以小波尺度函数为插值函数,以小波有限元法为建模方法,并通过单元转换矩阵实现了小波空间向物理空间的变换;采用部分加速度信号作为测得动响应数据,据此积分求出速度与位移响应并用于识别移动荷载。识别方法则借助了动态规划法与正则化法,避免了时程分析中的振荡现象。仿真算例验证了小波有限元用于连续梁模型移动荷载识别的可行性,且单元数较少;识别过程中所用一阶Tikhonov正则化法具有平滑去噪能力。     

基于Hermite插值的解耦小波基的构造及应用

小波的多分辨分析特性使得我们可以采用逐级嵌套,不断扩大的一系列空间来逼近一个函数,建立一个多分辨的有限元空间.但是,在多分辨的有限元空间中的不同尺度空间之间常常存在耦合项,如何消除这些耦合项以构造更为有效的自适应算法仍然是一个需要深入研究的问题.对于欧拉梁问题,利用小波的消失矩与多项式的正交关系,构造了基于Hermite插值的解耦小波基及相应的小波单元,消除了低分辨逼近空间与细节空间以及各个细节空间之间耦合项,实现了基于空间尺度解耦的自适应算法.数值算例验证了该方法的有效性.     

基于多变量小波有限元的一维结构分析

基于区间B样条小波(B-Spline Wavelet on the Interval, BSWI)和多变量广义势能函数,该文构造了二类变量小波有限单元,并用于一维结构的弯曲与振动分析。基于广义变分原理,从多变量广义势能函数出发,推导得到多变量有限元列式,并以区间B样条小波尺度函数作为插值函数对两类广义场变量进行离散。此单元的优势在于可以提高广义力的求解精度,因为在传统有限元中,只有一类广义位移场函数,所以广义力通常是通过对位移的求导得到,而多变量单元中,广义位移和广义力都是作为独立变量处理的,避免了求导运算。此外,区间B样条小波是现有小波中数值逼近性能非常好的小波函数,以它作为插值函数可进一步保证求解精度。转换矩阵的应用,可以将无任何明确物理意义的小波系数转换到相应的物理空间,方便了问题的处理。最后,通过数值算例对Euler梁和平面刚架的分析,验证了此单元的正确性和有效性。     

去噪正则化模型修正方法在桥梁损伤识别中的应用

以传统基于灵敏度分析的有限元模型修正方法为基础,提出一种结合小波去噪过程的正则化模型修正损伤识别方法.为改进模型修正方法损伤识别效果,一方面利用有损结构模态与模态噪声的波形在时频域内的差异,以结构有限元模型为基准,对实测模态差进行小波去噪处理,并利用修正后的模态构造目标函数;一方面采用正则化方法改善反问题求解的非适定性.由于从输入数据和求解过程两方面同时改善了结构损伤识别反问题的求解,因此可以有效抑制实测模态参数中噪声的影响,正确识别结构损伤.以连续梁桥模型为例的损伤识别数值模拟表明,所提出方法在保持识别算法鲁棒性、抑制噪声的同时,可有效提高桥梁结构损伤的识别精度.     

实测模态和结构模型同步修正的结构损伤识别方法

在基于灵敏度分析的有限元模型修正方法基础上,提出一种对实测模态和结构模型同步修正的结构损伤识别方法。即利用有损结构模态与测量噪声在时频域内的差异,以结构有限元模型为基准,对实测模态差进行小波去噪处理,再利用修正后的模态构造目标函数,进行有限元模型修正,经过迭代计算最终可识别结构的损伤。数值算例表明该方法可有效降低噪声的影响,提高损伤识别的精度。     

基于提升小波包和模糊模式识别的结构有限元模型修正

该文提出了基于提升小波包特征提取和模糊模式识别的结构有限元模型修正方法，首先建立以节点固结系数表示的空间网架单元刚度矩阵，然后利用提升框架，将结构振动测试信号进行提升小波包分解，提取小波包信号分量能量作为特征向量，以此建立模糊模式识别的模糊子集，最后利用模糊模式识别方法对结构进行有限元模型修正，并研究了噪声对该算法的影响。为了证明该方法，对一个二层网架结构模型进行了数值仿真，结果表明该方法能够有效的修正结构的有限元模型。     

基于小波包分析和LDB的目标识别

水下目标识别是声纳和鱼雷重要任务之一.小波包分析较多分辨分析具有更高精度的时频定位特性,但它也带来了子空间频带严重重叠的问题.为解决这个问题,利用局域判别基(LDB)算法提取了一组完备且频带互不重叠的小波基函数(子空间),分别以各子空间的能量强度和代价函数为特征对四类不同湖底沉积物的反射回波进行识别,得到了较好的识别效果.     

中厚板问题的多变量小波有限元法

提出了一种基于二类变量广义变分原理的多变量小波有限元方法。首先构造了便于边界条件处理的插值小波基,应用乘积型二元插值小波基来构造中厚板的广义变量场函数,通过二类变量广义变分原理建立了多变量小波有限元模型。在计算各种变量时,不需要利用其物理关系,也不必求导,可直接计算其结果,因而各种变量均有足够的精度。     

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。     

小波多尺度改进Chan-Vese模型的红外图像分割

针对红外图像特点,提出了一种小波多尺度改进Chan-Vese模型的红外图像分割算法.首先,利用小波多尺度分析的良好信噪分离性能提取红外图像的有效边缘信息,将边缘信息添加到Chan.Vese模型的能量函数中从而提高模型的局部控制能力.同时增加内部变形能量项,约束水平集函数逼近符号距离函数,避免了水平集函数的重新初始化过程,改进了Chan-Vese模型.然后,从小波变换的顶层低频子带图像开始逐层采用改进的Chan-Vese模型分割图像,并将分割结果通过插值方式传递至下一层作为分割的初始轮廓,最终实现红外图像的分割,具有抗噪性能强和运算速度快的特点.     

基于小波变换的结构模态参数识别

及时、准确地识别出结构的模态参数是结构健康监测与损伤识别的重要前提。小波分析是众多识别方法中较优越的一种，因其在时一频两域都具有表征信号局部特征的能力，近年来这一方法在线性及非线性系统的参数识别中开始应用。探讨了基于小波脊（Ridge）与小波骨架（Skeleton）的模态参数识别方法，针对小波变换中遇到的边端效应问题，提出了基于自回归滑动平均模型（ARMA）的“预测延拓”方法，并以美国土木工程师学会（ASCE）提供的Benchmark模型为例进行了数值模拟。结果表明，本文提出的方法可以有效地抑制小波边端效应，通过小渡变换可以准确地识别出结构的模态参数。     

基于广义Morse小波和EWT的移动荷载下结构时变频率识别

提出了基于广义Morse小波和经验小波变换的移动荷载作用下结构时变频率识别方法。首先介绍了经验小波变换技术和广义Morse小波特性,采用经验小波变换对结构响应信号进行分解,对分解得到的不同经验模式成分采用广义Morse小波分析,提取信号小波脊线识别结构瞬时频率。用一个数值算例验证了方法的有效性和精度。随后设计了一个移动小车通过钢板梁的模型试验,采用该方法识别其时变频率并与有限元计算结果进行对比分析,进一步验证方法的效果。     

一种紧支集双正交小波基的构造

基于对偶尺度函数及对偶小波，提出了一种构造紧支集双正交小波基的算法，并给出严密的证明和推导过程。应用该算法，结合函数优化方法，构造出一系列包括样条小波、接近正交的双正交小波及其它具有特殊性质的双正交小波。该构造算法丰富了小波理论，可以广泛应用于信号分析、图像处理等领域。     

移动载荷作用下简支梁的动态响应及裂纹损伤识别研究

基于小波多分辨率分析的方法,根据移动载荷作用下简支梁动态响应特性,利用梁上一点振动信号对裂纹梁进行损伤识别。移动载荷经过梁上裂纹处时,必然导致梁响应时间历程曲线的奇异性,这种奇异性不能直接被观察到,但是可以通过小波多分辨率分析进行识别。利用有限元Ansys软件的瞬态分析方法进行裂纹梁移动载荷作用下的损伤识别数值模拟,通过梁上某一点挠度、速度和加速度的振动信号,利用小波多分辨率分析有效地识别出单个及多个裂纹,同时扩展到多个同向和相向移动载荷作用下裂纹梁的损伤识别。最后,通过不同小波函数的分析结果比较,寻找更加有效的小波函数。以上的损伤识别方法均在较低的移动载荷速度作用下有效,随着速度的增加,裂纹梁损伤识别的有效性越差     

基于第二代小波变换的旋转机械振动信号去噪

旋转机械故障振动信号存在不同形式的波形特征,传统小波去噪中,小波分解的结果与所采用的小波基函数有关,选用不适当的小波基函数会冲淡振动信号的局部特征信息,而造成原始信号的部分有用的细节信息丢失。为了克服上述缺陷,提出一种基于第二代小波变换的振动信号预处理方法,即针对分析信号的局部特征,以预测方差最小为目标,对每个样本选择最佳的预测算子,使小波基函数始终能够匹配信号的局部特征。仿真试验表明,该方法克服了传统小波去噪中降噪信号丢失了部分细节信息的缺点,不仅可有效去除振动信号的噪声,而且能够为保留信号的局部信息。     

一种新的紧支撑小波的构造及性质初探

通过对小波变换的基本小波的性质进行研究，构造出一类新的基本小波(作者把它称为余弦调频小波)，论证了其作为基本小波的必要条件并讨论了它的性质。并结合信号分析进一步说明了其实用性。这一结果必将在工程应用中产生重要作用。     

Application of Wavelet Finite Element Method to Simulation of the Temperature Field of Copier Paper

Simulation of the temperature field of copier paper in copier fusing is very important for im-proving the fusing property of reprography.The temperature field of copier paper varies with a high gradient when the copier paper is moving through the fusing rollers.By means of conventional shaft elements,the high gradient temperature variety causes the oscillation of the numerical solution.Based on the Daubechies scaling functions,a kind of wavelet-based element is comstructed for the above prob-lem.The temperature field of the copier paper moving through the fusing rollers is simulated using the two methods.Comparison of the results shows the advantages of the wavelet finite element method,which provides a new method for improving the copier properties.