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。     

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。     

基于小波变换的钢筋混凝土框架-剪力墙结构地震损伤分析

为分析地震反应信号在不同频带的能量分布规律,小波变换成为分析非平稳信号的有力工具。基于大型通用有限元软件ABAQUS建立1个8层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构,采用混凝土材料的塑性损伤本构模型和金属材料的经典塑性理论,模拟分析钢筋混凝土多层框架-剪力墙结构的地震损伤发展全过程。利用小波分析对结构不同时段的响应信号在频域内进行分析,讨论了时段响应信号能量在各频带上的分布规律。计算结果表明:随着结构损伤的不断演化,小波能量往低频阶段集中,当低频能量达到饱和时结构达到极限承载能力状态,分析结果与损伤模拟的破坏状态一致。     

单层网壳损伤识别理论与试验研究

结构损伤识别可以归结为结构损伤参数的模式识别问题.对结构响应信号进行小波包分解可以获得各频带的信号能量,将此特征向量作为输入,利用支持向量机强大的模式分类功能,可以实现结构的损伤识别.在环境振动下,对1/10比例的单层网壳模型进行损伤识别试验,将不同的杆件沿径向进行相应程度的截面切割用以模拟不同程度的损伤状态.对不同损伤情况的加速度样本进行三层小波包分解,以相应频带的信号能量作为输入建立支持向量机,利用支持向量机对未训练样本的信号能量进行损伤分类.试验结果表明该方法简便准确,验证了小波包和支持向量机方法用于损失识别的有效性.     

小波分析在结构损伤检测中的应用

通过一根实测简支梁的振动信号,利用小波包分解技术进行损伤识别研究,识别得到不同频带上的能量比分布,分析了8种损伤工况下的频带上的能量比分布变化,得出了一些初步的结果。     

小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用

采用小波分析对获得的结构动力响应进行小波分解，根据各种响应信号对损伤的灵敏度选择损伤特征，从而识别结构多次出现损伤的时刻，实现对结构损伤时刻的监控；对结构第1层加速度响应信号做小波包分解，得到各频段能量的特征向量，作为特征参数输入到BP神经网络中实现结构多处损伤位置和程度识别。模拟算例表明，小波分析和BP神经网络联合运用能准确地诊断结构多处损伤的时刻、位置和程度，具有一定的可行性。     

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。     

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。     

岩体爆破损伤声波测试信号频谱特征的小波(包)分析

 岩体爆破损伤特性除了影响声波速度外,同时造成声波能量衰减和频谱特征的变化。为弥补单纯声波速度分析的不足,更好地利用岩体声波信号携带的丰富信息,在某地下工程围岩中开展10次小药量模拟爆破岩体损伤声波测试研究。针对傅立叶分析的缺陷,运用小波(包)变换方法,对声波测试信号的频谱特征进行分解分析。研究结果表明：(1) 经小波(包)变换得到的爆破前后岩体声波频谱特征变化规律非常明显;(2) 2–4,2–5和2–6尺度下小波分量的幅值和功率谱密度远大于其他尺度下的小波分量的幅值和功率谱密度,对岩体爆破损伤的敏感性较好;(3) 岩体爆破损伤作用导致声波测试信号的能量集中区和最大能量分布百分比对应的频段(频率)向低频方向偏移。研究成果对于揭示岩体爆破损伤与声波测试信号频谱特征之间的内在联系具有一定的指导意义。     

爆心距对爆破振动信号频带能量分布的影响

根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点,利用小波包分析技术对满足分析要求的多段微差爆破振动信号的能量分布特征进行研究。首先,简略地介绍了小波变换与小波包分析的特点。其次,基于MATLAB对爆破振动信号进行小波包分析,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图。最后,总结了爆破振动信号频带能量的分布规律,重点探讨了爆心距对爆破振动信号频带能量分布的影响。结果表明,爆破震动信号在传播过程中,其主振频带有往低频发展的趋势,且宽度增加。     

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。     

无粘结预应力钢筋混凝土梁非线性动力特性试验研究

对无粘结预应力钢筋混凝土简支梁,分11级损伤加载直到结构达到极限承载能力状态。在每一级损伤状态下,对结构进行了锤击试验与共振试验。对锤击试验结构跨中位移响应进行时频分析以及就共振试验通过找共振峰的方法都可以得到结构的振幅与频率关系。进一步将二者结合起来,通过分析得到了合适的时频分析所用窗口宽度。再结合时频分析方法,分析得到各级加载后无粘结预应力钢筋混凝土梁振幅与频率关系曲线族。通过分析结构振幅与频率关系曲线族的特点,总结了各级损伤状态下结构的非线性动力特性并分析了用无粘结预应力钢筋混凝土梁的非线性动力特性做损伤检测的可行性。     

大跨悬索桥损伤预警方法

本文在基于小波包能量谱的结构损伤预警理论基础上,建立了大跨悬索桥损伤预警方法,并以润扬大桥悬索桥为例,详细研究了损伤预警指标的损伤适用性和损伤敏感性.分析结果表明,采用基于小波包能量谱的结构损伤预警指标能有效地发现大跨悬索桥桥面结构的损伤,并且不同预警指标的损伤敏感性不同.     

基于小波理论对混凝土损伤特性的试验研究

针对几种不同强度等级的标准混凝土立方体试块进行了冲击加载试验,对冲击荷载作用后混凝土的损伤特性进行探索性研究。研究表明:冲击载荷作用下不同强度混凝土损伤变化幅值不同,其内部损伤表现出各向异性,混凝土强度越大抗冲击能力越强;利用超声波波速来描述材料内部损伤,并由小波变换消噪方法对超声波信号处理后,首波到达时间(声时)的判读既准确又合理;超声波信号经小波分解后各频段能量分布规律随损伤变化有较明显的变化,采用某一频段能量分布描述损伤,表明能量比声速对损伤更敏感。     

多段微差爆破振动信号频带能量分布特征的小波包分析

爆破振动分析是研究爆破振动危害控制的基础,也是控制爆破振动危害的前提。根据爆破振动信号具有短时非平稳的特点,利用小波包分析技术对满足分析要求的多段微差爆破振动信号的能量分布特征进行研究。首先,简略地介绍了小波变换与小波包分析的特点;其次,对6条多段微差爆破振动信号进行小波包分析,得到了爆破振动信号在不同频带上的能量分布图;最后,总结了多段微差爆破振动信号频带能量的分布特征。该分析手段为综合研究爆破地震效应特别是为将来构建振动速度–频率相关安全准则提供了一种有效的分析技术。     

基于压电主动传感技术的高温后PVA-ECC梁冲击损伤监测研究

研究了低速冲击荷载作用下具有高温损伤的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）梁的损伤特征,对比分析不同温度损伤与室温下的PVA-ECC梁,在同一跌落高度和落锤质量上进行了一系列的落锤低速冲击试验,模拟冲击能量对梁的影响结果。采用压电陶瓷智能骨料传感器的主动监测方法和扫频波信号,监测落锤低速冲击作用下PVA-ECC梁的裂纹产生、发展、断裂全过程与波衰减的规律。基于小波包能量法分析重复冲击试验下的PVA-ECC梁裂缝发展演化。建立了PVA-ECC梁三维有限元模型,通过有限元分析得出300 ℃高温加热后的PVA-ECC梁低速冲击裂纹开展全过程,并与实测结果进行对比。结果表明:高温损伤造成PVA-ECC梁的抗冲击性能减弱;室温下的PVA-ECC梁有一定抗冲击能力,但当温度达到PVA纤维的熔点（230 ℃）时,PVA-ECC梁中的PVA纤维消失,产生孔隙,形成素水泥砂浆梁,不具有抗冲击能力;高温损伤造成PVA-ECC丧失了高强度、韧性、耐疲劳的能力特性。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受火后抗震性能试验研究及有限元分析

为研究箍筋锈蚀钢筋混凝土柱的火灾反应及其火灾后的抗震性能,设计并制作4根尺寸及配筋相同的钢筋混凝土柱,以锈胀裂缝为损伤指标,对混凝土柱的箍筋进行电化学加速锈蚀试验,得到箍筋不同锈蚀率的混凝土柱。对RC柱进行限时受火试验,研究箍筋不同锈蚀率的混凝土柱的高温反应。对历经高温的钢筋混凝土柱进行低周水平反复荷载试验,并利用ANSYS进行有限元分析,探究受火后锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能变化规律,分析建模方法的可靠性。研究表明：箍筋锈蚀将导致钢筋混凝土柱截面温度场畸变;锈蚀箍筋对受火后钢筋混凝土柱抗震性能影响显著,锈蚀率越高,耗能能力越低,刚度和延性退化越严重;有限元分析与试验结果吻合较好,模拟方法可行;提出了高温后箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算式,可供箍筋锈蚀火灾后钢筋混凝土柱安全性鉴定参考。