基于提升小波熵谱的梁板组合桥损伤检测研究

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目前结构损伤识别和健康监测已成为土木工程领域研究的热点之一,而在传统小波分析基础上发展起来的提升小波具有计算速度快、占用存储空间小和自适应性等优点,已被越来越多的科技工作者应用于航空、航天和机械故障诊断领域,但在土木工程中的应用还很少,因此研究发展基于提升小波的土木工程结构损伤检测和识别方法显得十分必要。   本文首先介绍了土木工程结构损伤识别方法,以及基于提升小波变换的结构损伤识别方法的国内外研究现状,并依据提升小波基本理论,论述了提升小波对结构异常信号的识别原理与方法,通过具体提升格式,给出了几种常用的提升小波公式。   其次,通过对简支梁和梁板组合桥结构的数值模拟,对传统小波和提升小波的结构损伤识别效果进行了比较,分析结果显示基于提升小波的结构损伤识别效果要优于普通传统小波。   第三,依据提升小波和信息熵理论,提出了基于提升小波熵的结构损伤识别方法,建立了提升小波时间熵和相对提升小波熵结构损伤指标。通过数值模拟简支梁和梁板组合桥动力响应数据的分析验证,表明提升小波时间熵能够较好地识别结构损伤时刻,而相对提升小波熵能够识别结构损伤位置和结构损伤程度。   最后,为了验证所提出损伤识别方法对实际工程的适用性,切实解决实际工程的损伤检测和识别问题,通过不同损伤位置、不同损伤时刻和不同损伤数量的简支H型钢梁的实验室动力试验和分析,进一步验证了损伤识别方法的准确性和适用性。说明所提出结构损伤指标和结构损伤识别方法具有较好的适用性和实用价值。
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