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。     

钢筋混凝土腐蚀损伤超声导波信号小波分析及评价

本文针对钢筋混凝土中的腐蚀损伤,应用电化学方法对钢筋混凝土小梁进行不同程度的加速腐蚀试验,并对其分别进行超声导波测试,经过首波能量分析,得出腐蚀前后信号能量变化。又分别对原始信号进行小波包分析,得到各腐蚀阶段的小波包能量谱,通过各频段信号的能量分布的变化来诊断结构的损伤程度。用小波包分析得出信号的时频曲线,以及各个损伤阶段的波形特征,损伤类别,和频率分布。     

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。     

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。     

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.     

减速器齿轮故障振动信号分析与特征提取方法研究

振动信号是反应齿轮故障的显著信号之一,将测得的振动信号进行小波分析变换到时频域,对其高频成分加以提取并进行Hilbert包络功率谱分析,发现通过识别边频带成分来进行齿轮故障诊断的方法并不理想.对测得的振动信号进行小波包分析变换到时频域,对故障频率变化明显的频段进行重构,对重构信号进行谱分析并提取特征能量.建立BP神经网络,以提取的特征能量作为网络输入量,进行故障识别,实验分析结果表明该方法取得了较好的实验效果.     

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.     

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。     

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。     

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。     

Damage detection in beam-like structures using static shear energy redistribution

In this study, a static shear energy algorithm is presented for the damage assessment of beam-like structures. According to the energy release principle, the strain energy of a damaged element suddenly changes when structural damage occurs. Therefore, the change in the static shear energy is employed to determine the damage locations in beam-like structures. The static shear energy is derived from the spectral factorization of the elementary stiffness matrix and structural deflection variation. The advantage of using shear energy as opposed to total energy is that only a few deflection data points of the beam structure are required during the process of damage identification. Another advantage of the proposed approach is that damage detection can be performed without establishing a structural finite-element model in advance. The proposed technique is first validated using a numerical example with single, multiple, and adjacent damage scenarios. A channel steel beam and rectangular concrete beam are employed as experimental cases to further verify the proposed approach. The results of the simulation and experiment examples indicate that the proposed algorithm provides a simple and effective method for defect localization in beam-like structures.     

基于应变时程数据的损伤识别方法

通过分析传统的应变模态方法,并在此基础上采用应变模态曲率差指标对一悬臂梁进行了损伤识别,发现该方法受到振型求解以及激励力的影响,识别效果不理想。所以对基于应变能量的损伤识别指标开展研究,发现该指标能够在不受激励力的影响下,避开复杂的振型求解,并通过提出的放大系数k对识别结果进行后处理,较好地提高了损伤识别效果。     

悬臂梁结构损伤检测方法研究

提出了一种基于模态应变能的损伤诊断指标,并用于悬臂梁结构损伤检测。验证结果表明该损伤诊断指标能够有效地对结构的损伤进行精确定位,对构件损伤程度的评估也能得到令人满意的结果。     

梁端填充低屈服点钢材的梁柱连接减震性能试验与损伤分析

传统钢结构节点通常按刚性节点理念进行设计,其实际抗震性能可能达不到设计预期。梁端削弱型梁柱节点虽然能够初步实现“强柱弱梁”,但在削弱区会产生局部屈曲,在强震作用下安全储备不足。基于可恢复功能结构理念,提出采用低屈服点钢材对梁翼缘和腹板的削弱处进行填补,使低屈服点钢材在地震中率先屈服并充分耗能,以降低节点主体的损伤,并可在震后对低屈服点钢材进行更换。针对现有地震损伤模型的不足,提出基于弹塑性耗能差率的能量损伤模型,从而更准确细致地评价钢梁端连接的损伤性能。试验加工制作了相应的传统钢节点、削弱钢节点和填充式耗能钢节点,并进行低周往复加载试验研究。通过多种性能评价参数,对梁端连接的减震性能进行综合评估。结果表明,填充式耗能钢节点具有更加优良的承载能力、延性和耗能能力。此外,所提出的能量损伤指标可以更好地反映梁端连接损伤演变过程及其损伤规律。     

钢筋混凝土梁的变幅滞回性能及其损伤评价

基于22根具有不同配筋率和配箍率的钢筋混凝土梁试件的变幅加载试验,研究钢筋混凝土梁的变幅滞回性能、承载力和加载刚度的衰变规律及其损伤评估方法,提出变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁的损伤量化指标,分析了峰值位移、累积滞回耗能和加载历程对RC梁损伤的影响。研究表明：对于变幅滞回荷载作用下钢筋混凝土梁,耗能能力衰减指数、承载力衰减指数和加载刚度衰减指数的发展不完全同步,但三者都与历史峰值位移、累积滞回耗能有关;耗能能力衰减指数与承载力衰减指数呈波动型非单调增长,而加载刚度衰减指数呈单调增长趋势,因此加载刚度衰减指数更适合用来作为变幅滞回钢筋混凝土梁的损伤评价指标;当RC梁的延性系数较小时（k_,max< 3）,其损伤与延性系数保持正相关关系,累积滞回耗能数量和峰值位移出现时点对这一关系影响甚微,而配箍率的增加能够明显降低RC梁的损伤。因此,控制延性系数并提高配箍率是控制RC梁地震损伤的一个稳定而有效的途径。     

模拟混凝土路面板脱空的损伤力学

基于弹性损伤理论,并与有限元法相结合,形成损伤力学—有限元法,并自编了相应的计算程序,对沥青混凝土梁试件疲劳全过程进行了数值模拟计算与分析,理论计算结果与实际应用规律可以较好地吻合,说明本文提出的方法可用于描述水泥混凝土材料的疲劳特性。     

Damage assessment of laminated composite beam structures using damage locating vector (DLV) method

In this paper, the damage locating vector (DLV) method using normalized cumulative energy (nce) is employed to locate multiple damage sites in laminated composite beam structures. Numerical simulations of two laminated composite beams are employed to investigate several damage scenarios in which the degradation of elements is modeled by the reduction in the longitudinal Young’s modulus and transverse Young’s modulus of beam layers. The results show that the DLV method gives good performance for this kind of structure.     

复合玻璃幕墙质量问题分析及处理

对某工程中所采用的新型节能幕墙系统所出现的事故进行了理论分析和现场实测,阐明了该幕墙系统的缺陷,并根据建筑物的实际情况采取了处理措施,在原有设计的基础上,以最低的成本对幕墙体系进行了改造,实现了原有的外观和节能的设计要求。