水利大坝裂缝转异诊断中的小波分析方法

本文用小波分析和突变理论相结合的方法,建立了裂缝转异诊断模型。结合工程实例,首先利用小波分析方法提取裂缝的时效塞形,在此基础上建立裂缝的灰色尖点突变模型,对裂缝的稳定性进行诊断,为结构的安全运行提供决策支持。     

大坝裂缝转异点的相平面识别法

对于带缝运行的混凝土坝，裂缝的稳定性直接关系其安全性能，裂缝的时效变形反映了裂缝的稳定性和转异特征，可由时效的变化趋势对裂缝是否发生转异进行诊断．结合实际工程，基于裂缝的实测资料，利用小波分析提取裂缝的时效变形，然后采用相空间重构技术对时效变形重构相平面，由此识别裂缝的转异点，确定裂缝转异发生的时间，对裂缝的稳定性进行诊断．研究表明，所得结论与工程的实际情况一致．     

基于转角模态小波变换的平面框架裂缝识别研究

以有限元分析含裂缝平面框架的模态参数为基础,建立了基于转角模态小波变换识别平面框架裂缝的方法．利用Mexh小波对框架的转角模态进行小波变换,通过小波系数模极大值点来识别裂缝的位置．以一层平面框架为例,分别建立了框架梁含有裂缝、框架柱含有裂缝、框架梁和柱均含有裂缝的有限元模型,并通过转角模态小波变换来识别平面框架裂缝的位置．数值计算验证了方法的有效性．通过对平面框架基本振型和转角模态小波变换识别裂缝的比较发现,转角模态小波变换方法识别框架结构裂缝更为准确、有效．     

结构裂缝群的小波方法识别和数值模拟

为采用相对简单的方法对桥梁进行损伤识别,从而实现对结构健康状况的监测,基于桥梁裂缝常以裂缝群方式出现这一现象,通过Lipschitz指数与小波消失矩之间的关系．利用小波变换极大值在多尺度上的变化规律来表征信号突变点的性质,从而判定信号有无奇异点并确定其位置．并通过带裂缝简支梁有限元模型的静力模拟,运用前述理论,确定裂缝群的发生及位置．结果表明,较之传统方法,文中方法不仅更为经济方便,而且检测结果更为精确可靠。     

基于小波分析的桥梁损伤检测

为了有效地识别出梁体损伤裂缝所在的位置,尤其是对于不易被察觉的损伤,利用小波分析所具有的识别突变信号的特点,研究了小波技术应用于桥梁结构损伤检测,分析了实测结果,表明小波变换在桥梁结构裂缝检测中切实有效。     

基于断裂力学理论的裂缝转异诊断

针对某重力拱坝的实际运行情况,应用断裂力学理论,结合数值仿真分析结果,依据采用概率分析法反演得到的混凝土的断裂韧度,绘制裂缝转异诊断曲线图,判断裂缝是否发生转异.分析结果显示,当出现低温较低水位组合时,该坝105 m高程裂缝在开裂深度达到5.077 m时仍可能继续扩展,在运行过程中应密切关注.     

水工混凝土结构裂缝的稳定性分析

对于带缝运行的水工混凝土结构,裂缝的稳定性直接关系到整个结构的安全状况.针对水工混凝土结构中裂缝扩展的稳定性问题,主要从断裂力学的角度,以缝端应力强度因子为特征参数,结合某重力拱坝,讨论了裂缝稳定性随水压、温度以及二者的不同组合的演变过程,分析了裂缝的转异特征.对该重力拱坝,水位对应力强度因子的影响较小,裂缝的稳定性主要受温度变化的影响.低温较低水位对裂缝的稳定最为不利,高温低水位对裂缝的稳定性也有一定的影响.还讨论了裂缝的时间效应和转异特征.     

基于地下水埋深效应的地温突变判据

超采地下水将引起近地表地温的变化，因此需确定地下水的合理开采深度，首先基于华北某典型地区的水文实测资料，建立了考虑地下水埋深效应、外界气温影响、前期降雨影响以及时间因素的地面温度时间序列模型．在此基础上，从地下水埋深角度出发，研究了地下水埋深对地面温度的影响．利用突变理论，建立了影响地温的地下水开采深度的突变模型，并研究了地下水开采深度的转异判据．文中分别对华北两典型地区运用该判据研究了地下水开采深度的合理性，结果表明该判据的建立能决策地下水的开采深度。     

静荷载力作用下悬臂梁裂缝识别的小波方法

利用小波分析技术对梁结构的裂缝进行识别,采用gaus2小波对静荷载力作用下梁的挠度响应进行连续小波变换,根据小波系数模极大值位置识别裂缝位置,利用Lipschitz指数识别裂缝损伤程度.仿真实例不仅证明了方法的有效性,还着重研究了裂缝数量和位置、静荷载力大小和作用位置对Lipschitz指数的影响.     

基于小波包分析的结构实时损伤报警数值研究

研究了基于小波包分析的结构实时损伤报警技术．利用小波分析优良的时一频局部化特性对结构振动信号进行精细分析，从而能实时地实现结构损伤报警．以简支梁裂缝为例，将环境振动信号采用小波包分解后得到小波包能量谱，采用基于Monte-Carlo方法计算得到的能量谱极值指数和变异指数2个指标作为筒支梁裂缝损伤报警的判据．该技术不需要对整体结构进行计算分析，只需要环境振动信号．计算机数值模拟表明该技术能较为敏感地发现简支梁的微小损伤，从而证实了该技术的可行性．     

基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法

基于尖点突变理论,首次以平行组拼双肋拱为研究对象,设定了结构侧倾屈曲位移函数,构建了侧倾失稳变形能量表达式,通过数学转换,建立了尖点突变模型,获得了平行组拼双拱肋系统的平衡曲面M方程和分歧点集B方程,通过分析体系失稳条件,计算了分歧点集解,推导了系统侧倾失稳临界荷载计算公式,提出了平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法;最后与有限元数值解进行了对比分析,结果表明:文中所推导的侧倾失稳临界荷载理论解与有限元数值解吻合良好,验证了基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算方法的正确性,为拱结构侧倾屈曲的研究开辟了一条新途径。     

底板突水的突变理论预测

分析了矿层底板失稳破坏发生突水的机制，根据底板突水的尖点突变特征、采用力学平衡和能量平衡方法和应用突变理论建立了矿层底板突水的突变模型。根据这一模型，应用尖点突变原理分析了承压水底板关键层失稳突水的力学机制。当满足关键层失稳的充要力学条件时，承压水底板有可能发生失稳突水。通过工程实例，用数值模拟证明了该理论分析方法是切实可行的，为底板突水预测研究奠定了可靠的理论基础。     

沉积盆地的突变特征及尖点突变模型的应用研究

以云南第三系盆地为例 ,详细论述了沉积盆地构造、沉积的复杂多变性及成藏的特殊性。沉积盆地的复杂多变性使沉积盆地具有剖分性、平衡特征的复杂多变性以及不连续的突变性等特征 ,这些特征与尖点突变特征相似或相近 ,建立起与尖点突变模型的关系 ,并利用反映沉积盆地多种突变特征的地震反射序列来检测其是否突变和突变程度 ,从而 ,可获得沉积盆地结构和地层介质结构的变化情况以及油气分布。良好的应用效果表明 ,尖点突变模型为油气勘探提供了可靠的新方法技术。     

基于突变理论的交通抢险队应急能力评价方法研究

通过分析交通抢险队应急能力的影响因素,参照应急管理的三阶段模型建立了评价指标体系;基于尖点突变模型、燕尾突变模型和蝴蝶突变模型,提出了交通抢险队应急能力评价的突变评价方法;进行实例分析并与AHP-模糊综合评价模型的评价结果比较,验证了这种评价方法的可行性。     

金属疲劳断裂过程中的尖点突变模型

基于疲劳断裂过程中存在着突变现象的观点，对系统（由疲劳试样和疲劳试验机所组成）在疲劳断裂过程中的变化情况作了深入研究，建立了疲劳断裂过程中尖点突变的模型，并通过理论分析获得了疲劳断裂过程中突变发生的条件．     

Catastrophe mechanism and classification of discontinuity behavior in thermal science (Ⅱ) -- Cusp catastrophe

The catastrophe mechanisms of thermal performance characteristics of the firebox gas combustion system were analyzed from the viewpoint of catastrophe theory. The mathematical models of cusp catastrophe were established. The relationship between the thermal performance characteristics and the changing of system control variables was studied. The cusp catastrophe mechanisms of typical performance characteristics, such as kicking and lagging, and those of transition from quenching to igniting were explained. It was illustrated that discontinuity behavior of thermal systems with an "S" motion feature curve and lagging feature may be equivalently classified according to the topology of cusp catastrophe, influenced by two groups of independent control variables.     

吸收型光学双稳态方程的尖点突变

利用为理论的方法对吸收光学双稳态的状态方程进行分岔分析,经过推导得到尖点突变的形式,并导出了尖点突变的分岔集。     

Catastrophe mechanism and classification of discontinuity behavior in thermal science (II)

The catastrophe mechanisms of thermal performance characteristics of the firebox gas combustion system were analyzed from the viewpoint of catastrophe theory. The mathematical models of cusp catastrophe were established. The relationship between the thermal performance characteristics and the changing of system control variables was studied. The cusp catastrophe mechanisms of typical performance characteristics, such as kicking and lagging, and those of transition from quenching to igniting were explained. It was illustrated that discontinuity behavior of thermal systems with an “S” motion feature curve and lagging feature may be equivalently classified according to the topology of cusp catastrophe, influenced by two groups of independent control variables.     

基于突变论的储层边界尖点突变技术及应用研究

基于油气储层异常体及其边界处的突变特征提出了油气储层边界尖点突变技术.这种技术是将地震时间序列x(t)化为突变论中的尖点突变模型的标准形式v(x),进而可得出平衡曲面方程和分叉集方程,在此基础上,可求得突变参数,用以有效而准确地确定油气储层异常体的空间分布范围及其边界.     

强降雨作用下岩质边坡失稳的尖点突变分析

根据岩质边坡的地质力学模型,综合考虑降雨、应变软化、水致弱化等因素,给出岩质边坡软弱夹层介质的本构关系,从系统能量的角度出发,建立尖点突变模型,经过数理推导得出岩质边坡失稳的判据。通过实例计算表明：运用刚性极限平衡法计算得边坡稳定性系数Kc为0.989,小于1,即边坡不稳定;运用尖点突变理论计算得边坡系统的控制变量a为0.078,大于0,即边坡稳定,与实际相符。说明本文给出的强降雨作用下岩质边坡稳定性的判据正确,并优于刚性极限平衡法。