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随着我国经济水平的全面提高和科学技术的进步,现代化的工程结构正在向大型化、复杂化、自动化、连续化的方向发展。随着结构使用年限的增加,结构在承受设计荷载和突发性自然灾害(如地震,飓风等)的作用下,容易产生结构损伤。如果损伤发生在结构的重要部件上,破坏范围可能迅速扩大,可能导致整个结构失效,甚至倒塌。如果不能及时的检测出损伤,将会带来重大损失。因此,对建筑物结构进行监测,及时识别结构可能出现的损伤,成为土木工程领域的一个重要课题。本文主要做了下面的几项工作:
1.综述了结构损伤监测及用于结构损伤监测的信号处理方法的发展现状。介绍了傅立叶变换方法,总结了傅立叶变换的优缺点,讨论了傅立叶变换在实际信号中的应用。
2.介绍了本文应用的信号处理方法--HHT方法。阐述了HHT方法的主要理论,以及EMD分解存在的问题。提出了采用镜像闭合延拓和截断数据相结合的方法来处理EMD分解中存在的边界问题。
3.采用改进的HHT方法对模拟信号进行分析,验证了其在结构模态参数识别中的有效性。对频率改变的模拟信号进行分析,做出时频谱图和瞬时频率谱图,验证了当结构的频率变化比较大时,可以通过时频谱图和瞬时频率谱图验证结构损伤。
4.利用SAP2000建立结构损伤的有限元模型,对结构损伤的响应信号进行分析,结果表明改进的HHT方法可以很好的识别出结构频率的变化。但是由于实际结构损伤时频率变化比较小,不容易判断出结构的损伤程度,这里采用李传习提出的结构异常指数来判断结构损伤程度,结果表明是非常有效的。