桥梁健康监测数据分析软件集成开发及算法抗噪性能研究

发布时间：2017-06-25 02:03

  本文关键词：桥梁健康监测数据分析软件集成开发及算法抗噪性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对于桥梁健康监测,结构分析是基础,模态识别是关键,损伤识别是核心;针对桥梁健康监测的这三个关键问题,本文主要研究内容如下:本文简单介绍结构分析的基本理论,深度剖析桥梁健康监测系统中噪声的来源、产生机理;将噪声进行分类,并探讨不同产生机理噪声的数值仿真方法;编制结构分析程序;为后续的模态识别、损伤识别、以及探究健康监测噪声在模态识别和损伤识别中的误差传播定律打下基础。以现代时频分析技术为切入点,简单介绍两种时频分析技术(WT、HHT)的基本原理,在此基础上对两种时频域的模态识别算法(基于WT模态识别算法、基于HHT模态识别算法)进行了深入的探讨,详细介绍两种算法的识别过程和其中关键问题的处理方法,编制了模态识别程序,并通过两个弹簧质量系统(Kabes’6自由度和Kabes’8自由度)数值仿真算例验证算法的适用性和程序的正确性,并与传统时域算法随机子空间法(SSI)进行对比。在上述基础上,本文简单介绍传统基于模态参数的损伤识别算法,对基于模态参数算法进行了简单评述;详细介绍小波变换和曲率模态结合损伤识别方法的基本理论和识别步骤,并编制损伤识别程序。以MATLAB和SQL server数据库为平台,汇总前述结构分析、模态识别、损伤识别程序,集成开发能够嵌入桥梁健康系统实时运行的监测数据分析集成软件,涵盖了健康监测数据分析整条生态链上的结构分析、传感器优化、模态识别和损伤识别功能;与常规的商业软件对比,有可以实时在线运行,参数调试等特色功能。本文最后利用集成开发的软件平台对一座斜拉桥进行了数值仿真,并利用本文的时频域的两种算法进行模态识别,对比不同噪声水平下模态识别的精度,将识别得到的结果应用于损伤识别,对比三种损伤指标的抗噪性能,验证本文开发的集成软件可靠性和适用性,有望在桥梁结构健康监测系统中发挥重要作用。
【关键词】：桥梁工程 健康监测 结构分析 模态识别 损伤识别 时频分析 MATLAB 集成开发
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 桥梁结构健康监测的意义11-12
• 1.1.2 桥梁健康监测的关键问题和难点12-13
• 1.2 桥梁健康监测的结构分析仿真研究现状13-14
• 1.3 环境激励下模态识别方法研究现状14-18
• 1.3.1 频域法14
• 1.3.2 时域法14-17
• 1.3.3 时频域法17-18
• 1.4 损伤识别方法研究现状18-21
• 1.4.1 基于模态参数的损伤识别18
• 1.4.2 小波分析在损伤识别研究现状18-21
• 1.5 现有的研究及应用的不足21
• 1.6 主要研究内容及方法21-23
• 第二章 桥梁健康监测结构仿真分析23-36
• 2.1 引言23
• 2.2 结构分析基本理论23-28
• 2.2.1 结构振动微分方程23-24
• 2.2.2 杆系单元特性矩阵24-27
• 2.2.3 动力反应分析27-28
• 2.3 桥梁健康监测系统噪声仿真28-31
• 2.3.1 噪声来源和产生机理28-30
• 2.3.2 噪声数值仿真30-31
• 2.4 程序可靠性验证31-33
• 2.5 桥梁健康监测噪声数值仿真实例33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 时频域模态识别算法36-59
• 3.1 引言36
• 3.2 随机减量法36-38
• 3.3 基于连续小波变换的模态识别方法38-52
• 3.3.1 基本理论38-39
• 3.3.2 小波变换模态识别39-45
• 3.3.3 算例45-52
• 3.4 希黄变换模态识别方法52-58
• 3.4.1 EMD过程52-54
• 3.4.2 希黄变换模态识别方法54-56
• 3.4.3 算例56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 第四章 损伤识别59-66
• 4.1 引言59
• 4.2 振型扩展、修正59-61
• 4.2.1 振型扩展59-60
• 4.2.2 振型修正60-61
• 4.3 小波与模态参数联合损伤识别方法61-65
• 4.3.1 基于模态参数的损伤识别算法61-63
• 4.3.2 基于模态参数损伤识别方法评述63-64
• 4.3.3 小波与模态参数联合损伤识别方法64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第五章 健康监测数据分析处理软件集成开发66-84
• 5.1 引言66
• 5.2 开发平台66
• 5.3 软件集成开发构架66-67
• 5.4 结构分析软件开发67-74
• 5.4.1 结构分析程序框架67-68
• 5.4.2 前处理模块68-70
• 5.4.3 计算核心模块70-71
• 5.4.4 功能操作介绍71-73
• 5.4.5 传感器优化73-74
• 5.5 模态识别软件开发74-81
• 5.5.1 模态识别程序框架74-76
• 5.5.2 参数配置76-78
• 5.5.3 信号预处理及信号分析78-79
• 5.5.4 参数调试79-80
• 5.5.5 在线显示及振型动画模块80-81
• 5.6 损伤识别软件开发81-82
• 5.6.1 损伤识别软件框架81-82
• 5.6.2 损伤识别界面82
• 5.7 中心数据库82
• 5.8 软件集成82-83
• 5.9 本章小结83-84
• 第六章 工程应用84-110
• 6.1 引言84
• 6.2 数值算例84-109
• 6.2.1 数值仿真计算84-85
• 6.2.2 传感器优化布置85-88
• 6.2.3 响应数值仿真88
• 6.2.4 模态识别88-101
• 6.2.5 损伤识别101-109
• 6.3 本章小结109-110
• 结论与展望110-112
• 结论110-111
• 展望111-112
• 参考文献112-118
• 致谢118

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李东升;周翠;杨新涛;李宏男;任亮;郭杏林;;结构损伤识别中部分相关噪声模型[J];大连理工大学学报;2014年04期

2 梁鹏;李斌;王秀兰;王晓光;吴向男;马旭明;;基于桥梁健康监测的有限元模型修正研究现状与发展趋势[J];长安大学学报(自然科学版);2014年04期

3 吴向男;徐岳;梁鹏;李斌;;桥梁结构损伤识别研究现状与展望[J];长安大学学报(自然科学版);2013年06期

4 何文正;白嵩;刁文菊;;基于应变模态的桥梁损伤识别模拟分析[J];黑龙江交通科技;2011年05期

5 闵志华;孙利民;仲政;;环境温度对斜拉桥动力特性的影响分析[J];同济大学学报(自然科学版);2011年04期

6 曹晖;林秀萍;;结构损伤识别中噪声的模拟[J];振动与冲击;2010年05期

7 赵玲;李爱群;;基于模态柔度矩阵变化指标的结构损伤预警方法[J];东南大学学报(自然科学版);2009年05期

8 孙莉;刘钊;;2000～2008年美国桥梁倒塌案例分析与启示[J];世界桥梁;2009年03期

9 丁幼亮;李爱群;缪长青;;环境激励下基于小波包分析的结构损伤预警方法[J];应用力学学报;2008年03期

10 丁幼亮;李爱群;;润扬长江大桥结构损伤预警系统的设计与实现[J];东南大学学报(自然科学版);2008年04期

  本文关键词：桥梁健康监测数据分析软件集成开发及算法抗噪性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：480320