基于小波包能量统计方法的桥墩振动台试验分析

针对结构的加速度时程响应中包含的结构特性,同一结构的不同状态,以及小波包的能量不同分布信息,从小波包能量特征角度对结构的特性进行研究.以某钢筋混凝土桥墩振动台试验的一组加速度响应时程为研究对象,采用小波包分析方法对不同状态的小波包能量特征进行了统计分析,包括小波包能量均值、方差、标准差、相对平均偏差、相对标准偏差5个指标.经不同状态的各个指标分析结果表明:小波包能量均值指标表现出最佳的随加速度增加而结构响应逐步增大的变化规律;相同输入条件下,指标计算值受到结构动力特性和结构刚度分布特征的影响.     

柔性节点预制混凝土结构的动力反应

采用端部带转动弹簧的梁单元力学模型,对柔性节点预制混凝土框架结构的动力学特性及其在地震作用下的动力反应规律进行了系统研究.结果表明:结构自振频率随着节点相对刚度比的增加不断增大,当节点相对刚度比在0.1～10之间变化时,结构自振频率的变化十分明显.结构峰值位移反应随着节点相对刚度比的增加呈总体下降趋势,但下降趋势和程度受输入地震波能量分布特征的影响,并可能局部增大.随着节点相对刚度比的增加,结构在地震作用下的峰值加速度反应受输入地震波能量分布特征的控制,分布规律非常复杂.在工程中,应根据结构可能遭受的地震作用的能量分布特征,通过结构动力分析,确定节点的最优相对刚度比,以减小结构的动力反应.     

基于小波包和传递比函数的桥梁结构在未知地震作用下的损伤识别

基于结构动力响应进行损伤识别是目前结构健康监测常用的方法.结构动力响应同时包含了结构自身和外激励的信息,而实际工程中的外激励往往难以准确获得,特别是地震作用.因此,仅利用未知地震作用下的结构动力响应进行桥梁结构损伤识别是一项富有挑战性的工作.提出了一种仅基于结构振动响应的数据驱动方法,将小波包能量和传递比函数相结合构建...     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度.通过算例分析知道,小波变换可以对提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点.     

地震作用下结构动力响应的小波分析

利用小波变换对受地震作用下结构的动力反应进行了分析和计算,并利用能量分配关系清楚地分析了各频段范围地震输入分量对结构反应的作用程度,通过算例分析知道,小波变换可以提取的任意频率范围的输入进行动力分析,较传统傅里叶变换有明显优点。     

地震作用下钢框架与中心支撑钢框架的对比研究

针对钢框架和中心支撑钢框架两类结构,利用非线性静力分析程序计算得到结构在弹性状态和弹塑性状态下的侧移刚度.输入地震波,调整加速度峰值,对结构分别进行弹性和弹塑性时程分析,讨论两类结构在地震作用下的结构响应和能量分布的异同.结果表明,中心支撑钢框架的受力性能优于钢框架.     

基于ABAQUS和小波包能量谱的钢桁架损伤预警

用大型结构有限元分析软件ABAQUS建立了钢桁架完好模型和损伤模型,并模拟结构受到瞬态激励的振动测试实验,得到了结构动力响应信号。利用小波包变换对完好结构信号和损伤结构信号分别进行了多尺度分解得到小波包能量谱,并在此基础上计算结构损伤预警指标。结果表明,小波包能量谱对结构损伤具有很好的损伤敏感性,验证了该方法的有效性且具有良好的工程实际应用价值。     

多小波包频带能量的煤岩界面识别方法

针对通过对伽马射线进行监测煤岩识别易受煤中夹杂物干扰和地质条件的限制的缺点,提出利用滚筒截割力响应来进行煤岩识别,但滚筒截割力响应受到煤炭破裂形式及其工作环境的影响而表现出多种形态,基于单一小波基的小波包分析难于处理这样的多态问题.引入了具有多个小波基函数的多小波来匹配煤岩响应特征信号,采用多小波频带能量提取煤岩特征建立特征库,通过相似物理模拟试验,表明多小波频带能量在煤岩特征提取总体上要优于传统的小波包分析,最后利用支持向量机实现煤岩特征的识别.     

小波分析与神经网络在结构损伤监测中的应用

采用小波分析对获得的结构动力响应进行小波分解,根据各种响应信号对损伤的灵敏度选择损伤特征,从而识别结构出现损伤的时刻,以实现对其监控;分别对结构第一层位移响应信号和加速度响应信号做小波包分解得到各频段能量的特征向量,并分别作为特征参数输入到BP神经网络中实现损伤识别;比较了位移响应信号和加速度响应信号对损伤识别的灵敏性．模拟算例表明,小波分析和BP神经网络联合运用能准确地诊断结构损伤时刻、损伤位置和程度,具有一定的可行性．     

基于MATLAB的地震作用下SDOF体系能量响应时程分析

为多角度揭示地震对结构的破坏作用,从能量角度研究了单自由度非线性体系的地震响应及其特征.通过Matlab编制了基于双线性滞回模型的单自由度体系地震能量响应分析程序,计算分析了汶川地震波激励下某RC弹塑性结构的能量响应时程及能量占比时程.研究表明,滞回耗能和阻尼耗能是结构耗能主要方式.总输入能和滞回耗能总体递增,而阻尼耗能则单调递增,各能量项在总输入能中的占比主要由滞回耗能控制.结构初始刚度对各项能量响应及其最终占比有重要影响.在某特定刚度值下结构总输入能会达到峰值,且滞回耗能及其最终占比也将达到最大,偏离该特定刚度值两者都将减小.滞回耗能和阻尼耗能的占比时程,在振动初期波动较为剧烈;进入强震阶段后,当初始刚度较小时,两者占比相对稳定,而当刚度较大时,两者占比则有一定波动.     

应用HHT方法识别刚度突降线性SDOF体系的动力特性

以线性单自由度(SDOF)体系的刚度突降来模拟损伤引起的结构力学性能的变化,利用HHT方法分析了这种体系的强迫动力响应,并将体系动力响应的Hilbert谱与Morlet小波谱所蕴含的物理意义及分辨率特性进行了比较．分析结果表明：在规则的简谐波输入下,结构动力响应的Hilbert谱能够分辨出体系的稳态与瞬态反应,利用瞬态反应,能够识别损伤引起的体系自身动力特性的变化；在不规则的地震动输入下,由于输入的复杂性,Hilbert谱不能够将体系的稳态与瞬态反应分解开来,但是利用体系动力响应Hilbert谱的瞬态能量分布特征定义了一种瞬时卓越频率时程(PIF),其随时间的变化能够在一定程度上描述损伤引起的体系动力特性的变化．     

采用解析模态分解和小波变换的损伤识别方法

针对希尔伯特-黄变换(HHT)在信号处理中存在的模态混叠现象,引入解析模态分解定理(AMD)提取时变结构响应的一阶本征函数,并构建一阶本征函数能量比指标识别结构的损伤位置.从损伤位置处的响应信号出发,引入连续小波变换和时间窗思想,提出一阶本征函数小波能量变化率指标来预测结构的损伤演化过程.通过一个刚度突变和线性变化的三层剪切型结构数值算例,对一阶本征函数能量比和一阶本征函数小波能量变化率指标进行验证.结果表明:所提出的指标能够有效识别结构的损伤位置和损伤时间.     

黄土场地中桩—土动力相互作用机理及地震响应规律研究

为研究黄土地区桩-土相互作用机理及其对结构地震响应规律的影响,根据黄土非线性动力本构关系,构建可考虑桩-土界面滑移、分离和碰撞的简化理论模型,推导出理论模型中各特征指标的计算公式。结合桩-土动力相互作用基本原理,推导建立了桩-土-结构动力体系运动方程,对考虑桩-土相互作用和不考虑桩-土相互作用的黄土场地独柱式桥墩进行了地震响应分析。结果表明:桩-土相互作用力学模型正确与否是准确分析结构动力响应的关键;桩-土相互作用能够降低结构自振周期,改变结构动力特征,使得结构对低频地震波具有更高的敏感性,从而影响结构动力响应规律;桩-土相互作用也降低了结构抗侧移刚度,从而导致结构发生较大的位移响应,但同时也增强了结构的抗震消能能力。     

裂纹转子过亚临界转速瞬态响应特性

基于建立的裂纹转子瞬态响应动力学模型，得到了有无裂纹转子的数值仿真解。分析了裂纹转子的亚谐波共振特性；研究了刚度变化、质量偏心以及质量偏心角对裂纹转子瞬态响应的影响．将小波分析方法引入到裂纹转子时频特性研究中，得到了有无裂纹转子的小波时频特性，并讨论了它们的差别．     

瞬态激励下冻融循环对桩-土耦合刚度影响试验

考虑桩-土的相互作用,在冻融循环作用下,土体的力学性质必然发生变化,构件的动力响应特性也会随之发生变化。为研究瞬态激励下冻融循环作用对桩-土耦合刚度的影响,设计和制作混凝土试验桩模拟基桩,通过压电陶瓷的正压电效应,利用压电智能骨料作为传感器测定冻融循环过程中瞬态激励下结构的波动响应,并对比分析两种不同土体含水率下压电信号的特性和能量大小,提供一种基于压电智能骨料的结构动力响应实时监测方法。试验结果表明,在冷冻过程中,瞬态激励下各测点时域波形幅值减小,而融化过程中,各点的时域波形幅值增大,且土体含水率越高,时域波形幅值变化越大;多次冻融循环后,瞬态激励下的桩-土耦合刚度变小。在不同含水率时,离瞬态激励点最近的两块压电陶瓷(piezoelectric ceramics, PZT)的能量指数平均差别分别为30%、25%,在含水率为6%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约6%,而在含水率为12%时,平均每一次冻融循环会使桩-土耦合刚度减小约10%。12%的含水率相比6%的含水率,其对桩-土耦合刚度的影响大约高68%。     

基于小波包能量谱的大跨斜拉桥拉索损伤预警方法

为了实现对大跨斜拉桥拉索损伤的有效预警,将小波包分析应用于结构损伤预警中.在基于小波包能量谱的结构损伤预警理论的基础上,提出了大跨斜拉桥拉索损伤的预警方法,并以润扬大桥斜拉桥为例,研究了这种方法的损伤适用性和损伤敏感性.数值分析结果表明,与频率等动力参数相比,采用基于小波包能量谱的结构损伤预警指标能更有效地发现大跨斜拉桥拉索的早期损伤,且通过对多测点损伤预警指标的分析与比较能初步实现拉索的损伤定位.可见,该结构损伤预警方法具有实用性,对结构损伤定位亦有帮助.