论文摘要
梁是土木工程结构中最简单基本的结构构件,因此高效、实用的梁体损伤识别方法是很重要的。本研究采用20世纪80年代后期新兴的小波分析方法。它能很好地分析信号的奇异点位置及奇异性强弱,因而通过小波分析方法能较好地识别出梁内的损伤。以往的一些研究大多是基于模态参数的动力指标分析法,这种方法简单易行,在一定程度上能识别损伤,但是对损伤识别的定位能力较差,并且对结构微小的损伤不敏感,此外,动力指标对噪音等环境因素的影响较敏感,且由于需要损伤之前的动力指标,给工程实际带来一定的困难。针对基于模态参数的损伤识别的缺点,本文研究了基于非模态参数的损伤识别方法,此方法不需要结构完好状态的模型和数据信息。本文运用有限元软件ANSYS建立含裂缝的试验梁模型,通过对提取的挠度曲线以及时程曲线进行小波分析识别梁的损伤。研究内容和研究成果主要包括以下几个方面:（1）本文利用小波变换工具,对当前结构的变形即挠度信号进行分析和处理,从而识别出损伤的所在。对于对矩形冲击荷载、三角形冲击荷载作用后的简支梁的动挠度曲线采用Mexican hat小波进行小波变换,可以从小波的模极大值得出裂缝的存在及其位置。采用本文方法对于损伤小于0.1的情况也能够较好的识别出。同时,以两处损伤为例,研究了多损伤情况下,小波工具识别损伤的有效性。分析结果说明了在两处损伤存在的情况下,损伤的存在和损伤的位置也能很好的识别。并且通过不同损伤程度的对比,得出小波系数幅值与损伤的程度成正比。（2）利用一维连续小波变换对单点的位移时程信号进行了处理分析,这种方法可以克服提取挠度曲线时需要布设很多传感器的缺点。只要较少的传感器即可达到损伤检测目的。目前,车辆在行驶时,车辆冲击作用对桥梁的影响还没有完全符合实际的理论分析和计算。只能采用比较粗糙的近似方法。本模型中将这种作用近似的简化为移动简谐荷载,提取单点的位移时程曲线进行小波分析。当存在一处损伤时,确定损伤位置的误差仅在以内。多处损伤的情况下损伤的存在较容易确定,但由于奇异点的移位,使得损伤位置的确定误差较大。2%（3）在ANSYS里建立钢筋混凝土简支梁模型,相应的汽车荷载的简化为三个作用力,三个作用力F1、F2、F3依次进入梁体时,由于荷载由无到有会使小波系数产生奇异性。此奇异性远大于损伤所产生的奇异性,在损伤识别时要加以剔除。剔除荷载变化引起的奇异性以后,单处损伤时,出现一组奇异点,两处损伤时,出现两组奇异点。（4）此外,还研究了不同的分析尺度、不同的损伤程度、不同的小波函数、不同的采样点位置以及噪声等因素对损伤识别的影响。本文得到的结论,说明了小波作为一种新兴的信号处理工具,在隐藏信息的处理中有一定的优势,小波变换在梁结构裂缝检测中是一种有效的工具。