基于小波变换的结构损伤检测理论与应用方法研究

论文题目: 基于小波变换的结构损伤检测理论与应用方法研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 结构工程

作者: 侯健

导师: 王社良

关键词: 损伤检测,奇异性检测,小波分解,小波重构,低频信号,高频信号

文献来源: 西安建筑科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 各类复杂结构在其服役期内,由于受到设计荷载以及各种其他突发因素的作用,使结构发生损伤,从而威胁整个结构的安全。因此在结构工作和使用期间,如何及早准确地检测出损伤,同时对损伤的位置及程度进行判定,并能够由此提出维修的方法和措施等,对于保证结构的安全,减少损失,延长结构的使用期限等具有重要的意义。 本文对基于小波分析的结构损伤检测理论及应用方法进行了较为详细的研究,主要完成了以下几方面的内容: 论文首先给出了结构损伤的定义与结构损伤检测的分类方法。结构的损伤定义为:无论有意或无意地造成自然的或人造的结构性能的改变,这种改变将影响结构目前及将来的性能。将结构的损伤检测由简单到复杂分为四个水平,目前国内外关于结构损伤诊断的研究主要集中在损伤识别的层次。 接着论文对基于信号处理的结构损伤诊断方法进行了分析研究,特别是对小波分析方法进行了较为详细的分析,对Fourier变换、加窗Fourier变换和小波变换的性能进行比较,同时对小波分析方法的基本理论、基本性质进行了仔细的研究,并介绍了一些常用的小波函数。 最后论文还研究了小波分析在工程结构损伤检测中的应用技术:如信号奇异性检测和信号消噪处理等,并根据结构动力时程分析法的基本原理,利用MATLAB编制了结构分析程序,研究了小波分析理论在结构损伤检测中的应用。 研究结果表明,应用小波分析方法对工程结构损伤进行实时检测,可以克服传统检测方法无法实现对结构损伤发生时间和位置同时进行定位等问题,即在结构损伤发生的瞬间,就能立即实现结构损伤信息的检出与分析,从而实现对工程结构损伤的早期诊断,为结构的维修加固提供可靠的依据。

论文目录:

1 绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 小波分析的发展与应用

1.4 本文的主要工作

2 小波分析理论

2.1 引言

2.2 Fourier变换和加窗Fourier变换

2.3 连续小波变换

2.4 离散小波变换

2.5 小波分析与Fourier变换的比较

2.6 小波基的选取

2.7 小波变换的时—频局部化特性

2.8 信号的重建

2.9 多分辨分析与正交小波基

2.10 小波的选取与构造

2.10.1 二进小波的构造

2.10.2 正交小波基的构造

2.11 小波谱

2.12 基于小波分析的频率响应函数

2.13 二维小波分析

3 常用小波函数介绍

3.1 Haar小波

3.2 Daubechies(dbN)小波系

3.3 Biorthogonal(biorNr.Nd)小波系

3.4 Coiflet(coifN)小波系

3.5 Symlets(symN)小波系

3.6 Morlet(morl)小波

3.7 Mexican Hat(mexh)小波

3.8 Meyer函数

3.9 Battle—Lemarie小波

4 小波分析在工程应用中的应用技术

4.1 信号奇异性检测

4.2 小波分析用于信号消噪处理

4.3 识别在含噪声信号中有用信号的发展趋势

4.4 一维小波分析进行信号压缩

4.5 二维小波分析用于图像压缩

5 小波分析在结构损伤检测中的应用

5.1 引言

5.2 结构动力反应分析

5.2.1 时程分析法

5.2.2 时程分析法的计算步骤

5.2.3 时程分析程序的编制

5.3 算例及分析

6 主要结论与展望

致谢

参考文献

发布时间: 2005-07-19

参考文献

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