基于小波变换和应变能的网格结构损伤识别与定位研究

论文摘要

大跨度空间结构因其结构复杂、杆件繁多的特点,传统的损伤检测与诊断方法并不完全适用,本文提出用小波变换和应变能相结合的方法对空间网格结构的损伤进行识别和定位。本文首先利用大型分析软件ANSYS对简支梁进行数值模拟,当所提方法成功识别出梁式结构的损伤位置后,接着对空间网壳和网架结构进行数值模拟,并以结构损伤前后的应变能作为损伤标识量,分别通过离散和连续小波变换的方法,计算了各种损伤工况下的小波系数,统计了小波系数差与结构损伤的关系,判断了空间网格结构有无损伤并识别出损伤的位置。结果发现,基于小波变换和应变能相结合的损伤识别方法能够很好的对大跨度空间网格结构损伤进行识别和定位,充分证明了该方法对此类结构损伤定位具有有效性和适用性。最后,通过一个计算实例对比研究,验证了本文所提的基于小波变换和应变能相结合的损伤识别方法的有效性和适用性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 工程结构损伤检测的目的
• 1.3 结构损伤识别研究
• 1.3.1 常用的基于模态参数的损伤识别方法
• 1.3.2 结构损伤检测存在的问题及改进建议
• 1.3.3 本文的研究方法
• 1.4 空间网格结构损伤检测的基本思路
• 1.5 本文主要研究工作
• 2 小波变换理论
• 2.1 引言
• 2.2 傅里叶变换和短时傅里叶变换
• 2.3 连续小波变换及其基本理论
• 2.3.1 小波函数
• 2.3.2 连续小波变换
• 2.3.3 连续小波变换性质
• 2.4 离散小波变换及其基本理论
• 2.4.1 尺度和位移的离散化
• 2.4.2 离散小波变换系数
• 2.5 本文研究中所涉及的小波理论
• 3 基于小波变换和应变能的梁式结构损伤数值模拟
• 3.1 基本原理
• 3.1.1 小波变换奇异性原理
• 3.1.2 损伤识别步骤
• 3.2 尺度函数和小波函数
• 3.2.1 尺度函数及其空间
• 3.2.2 尺度函数φ（t） 和小波函数φ（t）的性质
• 3.3 基于小波-应变能的梁式结构的损伤数值模拟
• 3.3.1 小波函数的选取
• 3.3.2 简支梁损伤位置的判断
• 3.3.3 损伤程度的识别
• 3.4 本章小结
• 4 基于小波变换和应变能的空间网壳结构的损伤识别与定位
• 4.1 小波奇异性检测原理
• 4.2 检测奇异性小波基的选择
• 4.3 应变能的基本理论
• 4.4 损伤识别步骤
• 4.5 基于小波变换和应变能的网壳结构损伤数值模拟
• 4.5.1 离散小波变换和应变能的网壳结构损伤判断
• 4.5.2 连续小波变换和应变能的网壳结构损伤判断
• 4.5.3 本节小结
• 4.6 损伤程度的识别
• 4.7 基于小波变换和应变能的柱面网壳结构损伤数值模拟
• 4.7.1 柱面网壳结构损伤判断
• 4.7.2 损伤程度的识别
• 4.7.3 本节小结
• 4.8 本章小结
• 5 基于小波变换和应变能的空间网架结构的损伤数值模拟
• 5.1 基于小波变换和应变能的空间网架结构损伤数值模拟
• 5.1.1 离散小波变换和应变能的四角锥网架结构损伤判断
• 5.1.2 连续小波变换和应变能的四角锥网架结构损伤判断
• 5.1.3 本节小结
• 5.2 损伤程度的识别
• 5.3 本章小结
• 6 基于小波变换和应变能方法的计算实例对比研究
• 6.1 基于轴向应变变化率法的损伤识别
• 6.2 基于小波变换和应变能方法的损伤识别
• 6.3 两种损伤识别方法的比较
• 6.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集