基于小波包能量理论的在役输电塔结构损伤检测技术研究

论文摘要

输电塔结构是重要的生命线工程,正是由于存在着大量在服役期间有损伤的输电塔,当遭遇到一些自然灾害(地震、台风、雨雪等),一旦发生破坏就会给人们的生命财产和社会经济带来了巨大的损失。因此,对输电塔在服役期间损伤程度的检测研究显得十分重要。正确诊断评价在役输电塔结构的破损状态,预测可以继续使用的年限以及期间的可靠度,有着重大的社会效益和经济效益。本文利用ANSYS有限元模拟试验的方式,提取结构的位移响应函数,之后采用MATLAB小波包分析的方法,将位移响应函数进行分析,根据结构有限元理论,改变桁架结构材料属性以达到模仿其刚度减小的效果。将桁架结构的某一单元的弹性模量减少,来仿真其某一单元发生裂纹。采用小波包分析方法提取了结构损伤的特征信号。利用小波包分析将振动信号分解到各个频带,然后以各频带能量作为识别故障的特征向量进行损伤识别。通过数值算例表明,小波包分析能够有效地识别结构的损伤。经过对桁架的分析,证明了该方法的理论可行性。之后,将此方法应用在输电塔结构中,对输电塔损伤的情况分别进行了研究,取得了比较好的效果。研究结果表明,小波包技术可以识别出桁架及输电塔结构中的裂纹位置及严重程度,并且对于微小损伤同样具有识别能力。文中所提供的方法操作方便,简单可靠,在实际工程结构的损伤识别中有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构损伤识别方法简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 小波分析理论及应用
• 2.1 小波的发展与其在工程上的应用
• 2.2 小波的概念与性质
• 2.3 小波变换在结构损伤识别上的应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 小波包能量理论的桁架结构损伤识别
• 3.1 小波包能量理论分量的能量
• 3.2 MATLAB 小波工具箱（Wa ve l e t t oo l b o x ）
• 3.3 桁架数值模拟与MATLAB 计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于小波包能量理论的在役输电塔结构损伤识别
• 4.1 输电塔结构受力特点
• 4.2 输电塔结构的构造特点
• 4.3 关于输电塔结构损伤的几个研究方法
• 4.4 小波包能量理论的输电塔结构损伤识别
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文的主要工作
• 5.2 主要结论
• 5.3 本文的创新点
• 5.4 研究展望
• 参考资料
• 致谢
• 攻读学位期间已发表的学术论文及科研项目