基於小波合成的時變結構識別方法研究

《基於小波合成的時變結構識別方法研究》是依託四川大學，由施袁鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於小波合成的時變結構識別方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：施袁鋒
• 依託單位：四川大學

項目摘要

及時地對結構進行健康監測，診斷損傷的位置和程度，估計剩餘使用壽命，對結構的全壽命管理、減小災害損失具有重大意義。大多數結構當受到強激勵或破壞時，結構會出現時變或非線性特性。然而，現有大多數損傷識別方法都假設結構是線性時不變系統，識別的結果不能反映結構的時變或非線性過程。本項目擬研究時變性和非線性特徵結構的定性和定量的方法。小波函式具有非常好的時頻特性，任意有限能量函式都可以有效並準確地用小波多尺度來合成。本課題將針對不同的結構時變性和非線性、回響數據情況，研究一系列基於小波多尺度近似的時變結構識別方法。申請人已有研究結果表明，基於小波多尺度近似的識別方法可以很好地識別和追蹤剪下梁模型結構的時變參數。本項目擬拓展研究多層框架結構，深入探究梁、柱和節點性能時變性能的損傷識別方法，並以輔助實驗驗證方法的適用性。此項研究的發展對今後時變結構健康監測在實際工程結構上的套用有很好的指導作用。

結題摘要

結構健康監測(SHM)目前已是土木工程學科研究和發展的一個重要領域。土木工程結構隨時間老化、災變作用下會出現損傷累積和抗力衰減的現象，會導致結構安全性和使用性的降低。因此，對結構及時、實時進行健康監測，發現和估計結構損傷的位置和程度，估計結構性能的變化和剩餘使用壽命並做出維修決定，對工程結構的全壽命管理，減小結構災害損失具有重大意義。 本項目就結構健康監測領域進行了針對時變框架的結構識別和未知地震激勵下的結構識別兩方面研究。首先，對時變框架結構識別的問題，我們從結構時變動力模型的建立、時變參數估計的方法和具體數值模擬實驗驗證等方面，提出了以小波合成的時變結構識別方法。此方法可以有效追蹤框架結構樑柱單元時變剛度係數和阻尼係數，以此來推進時變結構識別領域的發展。另外，考慮到結構在地震作用下的損傷識別中，結構所受的地震激勵不一定可以準確地獲得，我們結合剪下型結構剛度矩陣的特點，採用了子空間系統模擬和數據處理的方法，提出了兩步子空間遞推結構識別的方法，可以同時估計結構的物理性能參數和未知地震激勵。通過數值模擬和實驗驗證，結果很好地展現了此方法的可行性和有效性。 本研究有助於時變結構和未知激勵下的結構損傷識別研究的發展，對結構健康監測在土木工程中的更廣泛套用具有推動作用。