結構損傷識別及監(jiān)測門檻值分級研究.pdf

1、大型橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的主要任務是對結構進行在線監(jiān)測，確定損傷是否存在，以及損傷發(fā)生的位置，并評估結構的運營狀態(tài)。橋梁結構損傷識別與監(jiān)測門檻值分級涉及橋梁檢定規(guī)范、振動理論、傳感技術、測試技術、系統(tǒng)辨識理論、信號分析與處理技術、計算機技術、評估理論等學科，是一多學科交叉的綜合體系，研究難度很大，但其具有的明顯的社會、經濟、技術意義和廣闊的應用前景已得到廣泛認可。因此，結構損傷識別與門檻值分級研究具有積極的學術意義和應用價值。
　　本

2、文在總結國內外結構損傷的識別方法之后，提出了多種方法對結構的損傷識別進行研究。考慮結構非線性振動的影響，利用Hilbert-Huang變換對非線性結構的響應信號進行分析，并對結構的健康監(jiān)測門檻值分級進行了研究。論文主要工作和研究內容如下:
　　(1)回顧了國內外結構損傷識別的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了模態(tài)域、時頻域及基于非線性振動的損傷識別方法，對損傷識別面臨的挑戰(zhàn)和困難進行了總結。
　　(2)對結構呼吸裂紋引起的非線性效應進行分析，

3、研究了裂紋的呼吸效應，基于非線性振動對懸臂梁進行了損傷識別。在ANSYS中利用接觸單元對呼吸裂紋進行模擬，利用EMD分別分解自由振動和強迫振動的加速度響應信號，計算前兩階IMF(Intrinsic mode function)分量的時域能量比。計算結果表明，呼吸裂紋會引起加速度響應中出現(xiàn)高次諧波，越靠近損傷點，高次諧波的影響越大。由此，可以判斷損傷的大概位置。
　　(3)提出了基于奇異值熵理論的損傷識別方法。以6自由度的彈簧-質量

4、-阻尼系統(tǒng)為例，對其位移響應信號的IMF分量構造奇異值熵，根據奇異值熵在損傷前后的變化判斷損傷位置。同時，分析了噪聲的影響，結果表明該方法具有較好的抗噪性。
　　(4)提出了基于核主元分析的損傷識別方法。對20自由度的彈簧-質量-阻尼系統(tǒng)的頻響函數提取核主元作為損傷指標，根據結構損傷前后核主元的變化判斷損傷位置。此外，該方法抗噪性能良好。
　　(5)提出了基于Fisher最優(yōu)分割的橋梁健康監(jiān)測門檻值分級方法。以南京長江大橋南