工程结构在使用过程中,由于设计、施工、使用或环境影响等方面的原因往往会发生不同程度的损伤或者破坏。比如桥梁随着环境腐蚀、车辆流量的增加、桥下过往船只的碰撞以及最初施工的缺陷,随着使用时间的增加,结构正面临日益加剧的性能劣化现象,一些耐久性很好的混凝土桥梁,也会存在耐久性下降的问题。所以在结构使用过程中,或者是结构的荷载发生重大改变后,有必要对结构的健康状况进行检测,避免结构发生局部损伤,最终突然破坏。结构一旦发生损伤,结构的性能将随之发生改变,如材料性能的变化、几何性质的变化、内部结构体系的变化等,引起结构刚度的减小和阻尼的增大。刚度的减小自然伴随结构自然频率的减小和结构模态振型的改变,相应结构的动力响应也会出现改变。我们可以将模态参数和结构响应的改变视为结构发生损伤的标志,如果能预先知道模态参数或结构响应的变化与结构损伤的关系,就可以利用结构损伤前后模态参数的改变来反映结构损伤的特征,并对结构进行损伤检测和识别。本文采用结构响应的小波包变换数据建立损伤指标对结构进行损伤检测。小波分析是一种新的数学分析和信号处理工具,在结构损伤识别和健康监测中的应用具有优势,但是应用研究还处于起步阶段。小波分析主要表现在可以对非稳态信号进行详细的时频分析,有效地提取损伤特征并能准确发现损伤。本文用小波包变换对结构动力响应信号进行分析,对如何利用小波包分析进行损伤特征的提取,识别结构中的损伤并进行定位,并采用模态应变能法对损伤进行定量,包括在有噪声干扰的情况下损伤初步定位做了初步探索。试验结果表明:小波包变换不仅可以正确进行损伤位置的识别,而且在轻度噪声影响下小波变换也能正确识别损伤位置,小波包能量法能较准确的给出损伤的大小。本文主要内容如下:①建立无损伤和有损伤模型,模拟钢桁拱受冲击荷载作用,测得损伤前后的位移和加速度响应,用小波包对损伤前后的响应进行变换,对比损伤前后小波包变换各频带能量的变化,通过优选小波函数和小波包变换的水平确定频带能量变化的极值点,即为可能损伤位置。②在模拟响应信号中加入白噪声,验证该方法在有测量噪声下损伤识别的实用性。分析基于小波分解和重构的信号降噪处理的方法在损伤检测里的应用。③通过上两步可以初步确定结构损伤的大概位置(由于测量的误差、噪声的影响可能出现误判),这一步我们选取上一步能量变化较大的几个点,采用模态应变能量法精确定位,并通过计算模态应变能耗散率确定损伤的大小。