基于小波分析的空间网架结构的健康监测

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各种复杂的大型结构在其使用期间,由于受到各种恒载和活载以及其它突发荷载的作用,而导致结构的损坏,最终造成严重的损失。因此如何在不影响结构正常工作的情况下,及时的发现结构损伤,以及准确的判断结构的损伤位置,对结构进行一定的修复,预防事故的发生和延长结构的使用寿命就显得尤为重要。   本文通过利用小波对信号奇异性的检测原理,利用小波对节点加速度进行变换,提取信号的高频信息,从而判断损伤的大致位置,为损伤的精确定位提供选择区域。主要研究内容如下:   论文首先对结构健康监测进行了概括,对结构损伤检测的方法进行了分类。结构健康监测:即通过建立一定的监控系统,对结构进行实时的在线检测,及时的发现结构损伤的大致区域,并采取一定的措施对其进行修复。之后本文对基于加速度信号的结构的损伤诊断进行了研究分析,特别是小波对信号奇异性的检测方面。分别介绍了Fourier变换、小波变换的优缺点,同时对小波分析方法的基本理论、基本性质进行了仔细的研究,并介绍了一些常用的小波函数。   论文还通过ANSYS有限元软件建立模型,进行仿真分析,用MATLAB进行风荷载的模拟,将脉动风作用于结构上面,通过在某一时刻改变结构某跟杆件的刚度来实现结构的突然性损伤,从而提取部分节点的加速度信号,并对加速度信号进行小波变换,提取其高频信息,从而判断损伤的大致区域。   研究结果表明,结构的某一根或者几根杆件的破坏,将导致结构刚度矩阵的突然变化,在结构节点的加速度上面得到很好的反应,离破坏杆件越远的节点,其加速度的高频信息在结构破坏时刻的奇异性就越小,从而对杆件的破坏造成的影响范围进行一定的范围划分,即结构某杆件的破坏,只会对其周围的有限个节点的加速度造成明显的影响。从而为结构的损伤区域的确定提供了强有力的支持,为结构损伤的精确定位的进行提供了有效区域。
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