基于二维小波变换及曲率模态的筒仓结构损伤诊断研究

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筒仓结构在长期冲击荷载作用下,其内壁损伤难以被观测到,安全性和耐久性会受到严重的影响,且大型筒仓结构发生破坏时会造成巨大的生命和财产损失。因此,筒仓结构的损伤诊断在实际工程中具有重要的研究意义。为了及时发现筒仓的损伤状况,并采取有效的措施消除安全隐患,保证使用寿命,需要定期对其进行损伤诊断。结构损伤分析的四个层次为:(1)识别结构是否发生损伤;(2)确定结构的损伤位置;(3)诊断结构的损伤程度;(4)对结构的安全情况做出评估并估计结构剩余使用寿命。本文以筒仓结构的损伤诊断为中心,分别探讨了小波变换和曲率模态在筒仓损伤分析中的有效性,并将两种方法所得的结果进行比较。  本文系统的总结了国内外的损伤诊断方法,介绍了基于动力特性损伤诊断方法的研究进展。简要地叙述了小波变换和曲率模态在损伤诊断中的应用现状。  小波变换继承和发展了短时傅里叶变换的局部化思想,克服了短时傅里叶变换自适应性差的问题,它在频率域和时间域均具有良好的分析能力。将小波函数进行平移和伸缩来实现多分辨率分析,有效地提取出信号的局部信息,所以小波分析能将信号的突变特征表现得更突出。本文分析了筒仓结构的五种损伤工况,利用小波变换的性质,对筒仓结构的基本振型模态进行二维小波变换,从而准确的诊断出了筒仓结构的不同损伤位置及损伤程度。表现出了小波变换在筒仓结构的损伤诊断中的有效性。  模态曲率与结构(或构件)的弯曲刚度有关,结构(或构件)的某一位置或同时有多个位置出现损伤时,此处的刚度会降低,相应位置的位移模态曲率增大,且模态曲率的变化会随着损伤程度的增大而增大。因此,本文通过模态曲率的变化来分析筒仓结构的损伤位置及损伤程度,且与小波分析采用相同的五种工况。同样证明了模态曲率法在筒仓损伤诊断中的有效性。  本文的最后将小波变换所得的结果与模态曲率法所得的结果进行对比,发现在筒仓结构的损伤诊断中,模态曲率比振型的小波变换系数对损伤更敏感。
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