基于多尺度线调频基稀疏信号分解的结构损伤识别方法研究

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结构的损伤识别对于人们的安全是十分重要的,结构如果发生损伤,将会引起结构某些性态的变化,性态的改变体现在结构的参数变化,因此经常使用结构参数识别结构损伤,而结构参数一般是由结构动力响应数据进行信号分析后得到。结构受损时,产生的信号一般为非平稳信号,然而,时域和频域的方法对于非平稳信号的处理是行不通的。到目前为止,已经出现了很多非平稳信号的时频分析方法,这些方法或多或少都有自身的缺陷。这几年,出现了一种新型且分析效果较好的非平稳信号分析方法,即多尺度线调频基系数信号分解方法。无论频率变化呈线性变化还是曲线变化的多分量非平稳信号,这种信号分析方法能很好的进行分解,同时还能很好的识别结构参数的变化。本文将运用多尺度线调频基系数信号分解方法对振动响应信号进行研究分析。具体研究内容如下:(1)本文用多尺度线调频基系数信号分解方法(MCSSD)和Hilbert-Huang变换方法(HHT)这两种方法对数值仿真信号进行分析,比较两种方法的分析效果。(2)本文建立了一个单自由度的剪切型框架结构的数值模型,通过改变结构的刚度在某一时刻降低程度的不同来模拟不同工况下结构的损伤情况。将计算得到的加速度响应进行多尺度线调频基系数信号分解分析,对比不同工况下频率的变化来确定其损伤识别效果。(3)本文建立了一个五自由度的剪切型框架结构的数值模型,通过改变不同楼层结构的刚度在某一时刻降低来模拟不同工况下结构的损伤情况。将计算得到的加速度响应进行多尺度线调频基系数信号分解分析,对比不同工况下频率的变化来确定其损伤识别效果。(4)本文介绍了杜芬(Duffing)和范德波尔(Vander Pol)非线性振动系统,用多尺度线调频基稀疏信号分解方法分别对两种系统的自由振动和强迫振动系统参数进行了识别研究,结果表明多尺度线调频基稀疏信号分解方法能很好的识别杜芬(Duffing)和范德波尔(Vander Pol)振动系统的系统参数。
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