環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法

《環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法》是2022年科學出版社出版的圖書，作者是鄭東健、程琳、楊傑。

基本介紹

• 書名：環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法
• 作者：鄭東健、程琳、楊傑
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2022年10月1日
• ISBN：9787030642875

內容簡介

《環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法》主要闡述基於環境激勵振動的混凝土結構的損傷診斷理論與方法。

《環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法》共9章。第1章介紹環境激勵下水工混凝土結構損傷診斷方法研究的意義，以及國內外研究現狀和存在的問題；第2章介紹環境激勵下水工混凝土結構振動數據前處理和自由回響提取方法；第3章介紹環境激勵下水工混凝土結構的模態識別和損傷診斷的模態指標；第4章介紹結構損傷診斷的時間序列分析模型；第5章介紹套用動力系統理論，提取水工混凝土結構損傷診斷指標的方法；第6章介紹結構健康診斷的波動理論和相關損傷診斷指標的計算方法；第7章在損傷指標提取的基礎上，提出環境激勵下基於有監督學習的水工混凝土結構損傷程度估算方法；第8章介紹水工結構損傷的狀態空間和貝葉斯理論的結構辨識方法；第9章基於振動模型試驗和某重力壩強震觀測數據,驗證《環境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法》所介紹的環境激勵下損傷診斷方法的合理性和有效性。

圖書目錄

序

前言

第1章緒論1

1.1研究的目的和意義1

1.2國內外研究現狀2

1.2.1模態參數的識別方法3

1.2.2結構損傷診斷的模態指標6

1.2.3結構損傷診斷的時間序列指標7

1.2.4結構狀態的狀態空間理論分析12

1.2.5結構狀態的波動理論分析15

1.2.6基於振動的結構損傷診斷方法22

1.3問題的提出24

1.4本書的主要內容26

參考文獻27

第2章環境激勵下水工混凝土結構振動數據前處理和自由回響提取方法42

2.1引言42

2.2環境激勵43

2.3環境激勵下水工混凝土結構振動數據的前處理45

2.3.1基線和長期漂移校正45

2.3.2基於AFMM算法的時變性判定46

2.3.3數字濾波去噪47

2.3.4局部非線性投影去噪方法56

2.4水工混凝土結構自由振動回響的提取方法59

2.4.1結構自由振動回響提取的自然激勵技術和隨機減量技術59

2.4.2支撐激勵作用下由加速度受迫回響提取自由振動64

2.4.3虛擬脈衝回響函式68

參考文獻69

第3章環境激勵下水工混凝土結構的模態識別和損傷診斷的模態指標73

3.1引言73

3.2模態參數的時域識別方法74

3.2.1時域模態參數識別方法的基本假設和基本方程75

3.2.2協方差驅動的時域模態參數識別77

3.2.3數據驅動的時域模態參數識別79

3.2.4時域模態參數識別方法的自動定階和參數識別流程82

3.3基於BSS的模態參數識別86

3.3.1BSS的基本理論87

3.3.2二階盲辨識算法88

3.3.3基於二階盲辨識的模態參數識別方法89

3.3.4基於Hankel矩陣聯合近似對角化的模態參數盲識別94

3.4模態參數的時頻域識別方法102

3.4.1基於復Morlet小波變換的模態參數識別103

3.4.2基於綜合譜帶通濾波的改進方法106

3.5結構損傷診斷的模態指標110

3.5.1固有頻率指標111

3.5.2位移模態指標111

3.5.3曲率模態指標111

3.5.4模態柔度指標112

3.5.5Lipschitz指數113

參考文獻114

第4章結構損傷診斷的時間序列分析模型116

4.1引言116

4.2時間序列建模的基本原理116

4.2.1離散時間系統參數模型117

4.2.2模型定階與參數估計118

4.3時變系統參數辨識120

4.3.1時變系統辨識方法120

4.3.2帶遺忘因子的遞推最小二乘122

4.3.3自調整遺忘因子的時變參數識別123

4.3.4系統異常識別算例123

4.4靜荷載環境作用下的結構狀態診斷125

4.4.1脈衝回響係數125

4.4.2結構損傷識別指標126

4.5有限元仿真實例分析127

4.5.1某拱壩動力有限元模型與混凝土塑性損傷127

4.5.2拱壩損傷仿真模擬129

4.5.3無噪聲動力回響時間序列分析131

4.5.4噪聲干擾下結構的損傷識別141

參考文獻142

第5章損傷診斷的非線性動力系統指標144

5.1引言144

5.2結構振動的非線性動力系統理論145

5.2.1環境激勵下水工混凝土結構振動回響的非線性145

5.2.2動力系統及其吸引子148

5.2.3吸引子的相空間重構151

5.2.4吸引子特徵量154

5.3水工混凝土結構損傷診斷的非線性動力系統指標160

5.3.1吸引子特徵量指標160

5.3.2動力學互相關因子161

5.3.3吸引子比較指標161

5.3.4Poincaré截面特徵量164

5.3.5遞歸圖特徵量165

5.4環境激勵下非線性動力系統指標的提取167

5.4.1不同類型激勵下線性結構的受迫振動168

5.4.2振動回響時間序列性質的判定171

5.4.3非線性動力系統指標的計算流程173

參考文獻174

第6章基於波動理論的損傷診斷指標178

6.1引言178

6.2波在介質中的傳播179

6.2.1波動方程179

6.2.2平面波的傳播規律和薄層效應184

6.3混凝土重力壩波傳播分析模型189

6.3.1TB模型推導189

6.3.2傳遞函式和脈衝回響函式192

6.4基於波動法的結構健康診斷指標193

6.4.1波走時193

6.4.2SH波速197

6.4.3波數199

6.5混凝土重力壩損傷波走時評價及其影響因素200

6.5.1波走時影響因素理論分析200

6.5.2混凝土重力壩結構狀態的波走時評價數值模擬203

參考文獻212

第7章非穩定激勵和環境變數作用下水工混凝土結構的損傷診斷213

7.1引言213

7.2非穩定環境激勵和環境變數的影響分析214

7.2.1非穩定環境激勵的影響214

7.2.2環境變數的影響214

7.3基於無監督學習的水工混凝土結構損傷診斷方法230

7.3.1基於主成分分析的監控方法233

7.3.2基於流形學習的監控方法238

7.3.3基於多輸出支持向量機的診斷指標預報243

7.4基於有監督學習的水工混凝土結構損傷診斷方法250

7.4.1基於多輸出支持向量機的動力有限元模型修正250

7.4.2損傷程度估算252

參考文獻255

第8章狀態空間和貝葉斯理論的結構辨識方法258

8.1引言258

8.2狀態空間理論的基本概念258

8.3基於狀態空間理論的結構狀態監控模型259

8.3.1結構動力回響狀態方程259

8.3.2結構狀態監控模型261

8.4基於狀態空間理論的結構剛度參數辨識262

8.4.1損傷時間的判斷和損傷定位263

8.4.2結構損傷程度的判斷265

8.5基於貝葉斯統計理論的結構狀態組合辨識模型265

8.5.1貝葉斯統計理論266

8.5.2結構實時狀態的貝葉斯理論分析方法267

8.6混凝土拱壩結構狀態實例分析273

8.6.1狀態方程監控模型及結構狀態分析278

8.6.2壩體結構狀態似然機率的計算和結構狀態組合辨識模型288

參考文獻291

第9章環境激勵下水工混凝土結構損傷診斷的試驗研究和實例分析293

9.1引言293

9.2重力壩混凝土砂漿模型試驗研究293

9.2.1試驗模型293

9.2.2試驗儀器和設備294

9.2.3試驗步驟和方法295

9.2.4試驗結果分析296

9.3工程實例302

9.3.1工程和監測概況302

9.3.2監測數據前處理304

9.3.3模態參數識別和損傷診斷306

9.3.4動力有限元模型修正309

9.3.5非線性動力系統指標的識別和損傷診斷310