基于廣義柔度矩陣和小波分析的結(jié)構(gòu)損傷識別方法.pdf

1、本文提出了三種廣義柔度矩陣，即比例柔度矩陣、弦轉(zhuǎn)角柔度矩陣及軸向應(yīng)變?nèi)岫染仃嚕l(fā)展了相應(yīng)的損傷識別方法；然后由基于模態(tài)分析的損傷識別方法的思想，發(fā)展了一系列基于小波分析的損傷識別方法。主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，由于在環(huán)境激勵或其他外界激勵未知的情況下，無法構(gòu)建結(jié)構(gòu)的柔度矩陣，也就不能利用基于柔度的方法進行損傷識別，本文提出了利用測試的幅值任意的模態(tài)構(gòu)建與結(jié)構(gòu)柔度矩陣成比例的柔度矩陣（即比例柔度矩陣，簡稱PFM）的方法，研究了如

2、何在測試自由度不完備的情況下構(gòu)建比例柔度矩陣。PFM的提出和應(yīng)用將使現(xiàn)有的基于柔度的損傷識別方法推廣到環(huán)境激勵或其他激勵源未知的情況和測試自由度不完備的情況。
　　其次，提出了兩種廣義柔度矩陣，即弦轉(zhuǎn)角柔度矩陣和軸向應(yīng)變?nèi)岫染仃?，發(fā)展了相應(yīng)的損傷識別方法。針對梁式或者板式結(jié)構(gòu)，提出了弦轉(zhuǎn)角柔度（ASHF）矩陣，解決了基于傳統(tǒng)柔度差值的損傷定位方法無法對某些具有自由邊界條件的結(jié)構(gòu)進行多損傷識別問題。針對以軸向受力為主的結(jié)構(gòu)，提出了軸

3、向應(yīng)變?nèi)岫龋ˋSF）矩陣。ASHF和ASF矩陣中的元素與結(jié)構(gòu)構(gòu)件或單元相對應(yīng)，因此基于這兩類柔度矩陣的方法可以將損傷直接定位到單元，而且可以在一定程度上定量損傷。這兩類方法還適用于測試自由度不完備的情況，所需要的模態(tài)數(shù)較少。
　　第三，對于土木結(jié)構(gòu)在環(huán)境激勵下的損傷識別問題，提出了將結(jié)構(gòu)響應(yīng)點間的互相關(guān)函數(shù)代替響應(yīng)進行小波變換或小波包變換，以各頻段的能量在總能量中的比例為特征參量、采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或者損傷置信準則方法對結(jié)構(gòu)進行損傷識別

4、。
　　第四，提出了基于小波變換的動態(tài)殘余量（DRWT），并由結(jié)構(gòu)自由振動方程推導了DRWT的表達式。DRWT有兩個優(yōu)點：（a）對于單損傷情況，兩個尺度上的DRWT之間的比值（RDRWT）是損傷位置的函數(shù)，對損傷位置敏感，而與損傷程度無關(guān)；（b）DRWT對損傷程度敏感。因此分別以RDRWT和DRWT為損傷特征參量，提出了基于概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩步損傷識別方法，使損傷定位和損傷定量先后進行，從而大大減少了訓練樣本的數(shù)量，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

5、此外，提出了基于DRWT的損傷定位指標（DIRWC），該損傷指標可用于多損傷識別。
　　最后，提出了殘余小波力（RWF），發(fā)展了基于RWF的損傷識別方法。由RWF幅值中脊的分布，不僅可以容易地確定損傷位置，而且能觀測到損傷發(fā)生和發(fā)展的進程。在此基礎(chǔ)上，提出了基于RWF的損傷定位指標（DLIRWF），由具有較大DLIRWF值的自由度可以定位損傷位置。針對本文提出的基于DRWT和基于RWF的方法，提出了進行連續(xù)小波變換時變換尺度的選擇