基于hilbert-huang变换的结构非线性识别研究

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1、２？犬＾；１裡大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ工酲硕士室位论文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ基于ＨＵｂｅｒｔ－Ｈｕａｎ变换的结构非线性识别研究ｇ工程领域建筑与土木工程作者姓名王ｉＬ岩：李东升副教授指导教师＿＿＿２Ｍ５年６答辩日期＿＿＿＿＿＿１专业学位硕士学位论文－基于ＨｉｌｂｅｒｔＨｕａｎｇ变换的结构非线性识别研究ＮｏｎｌｉｎｅａｒＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎＢａｓｅｄ

2、ｏｎＨ－ＨｕａｎＴｒａｎｓｆｏｒｍｉｌｂｅｒｔｇ作者姓名：王立岩学科、专业：建筑与土木工程学号：３１３０６０５４指导教师：李东升副教授完成日期２０１５．５：大違理工大摩ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包

3、含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。‘ｉＪｋ由Ｍ丨学位论文题目：ｉ糊Ｉ队別Ｈｔｔ：作者签名：ｉ－ｌｉ日期ｕｉｓ年月曰？大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要由于中国经济建设、综合国力以及科技水平的快速发展，中国在民生工程、基础工程方面进行了大量的建设。在荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等因素的共同作用下，土木结构容易引发灾难性的

4、突发事故。因此，检测和诊断结构的健康状态，评估结构的安全性、可靠性、适用性和耐久性，成为土木工程和防灾减灾领域的热点问题。结一。构识别是结构健康监测中最关键的个环节，具有很重要的理论和现实意义－Ｈ－ｉｌｂｅｒｔＨｕａｎＴｒａｎｓｆｏｒｍＨＨＴＨＨＴ本文首先介绍了希尔伯特黄变换（ｇ，简称）方法，是一ＨＨＴ在处种自适应的、高效处理非线性、非稳态的数据分析方法，然后尝试使用理非线性结构方面的应用。在第二部分介绍了希尔伯特变换（ＨｕｂｅｒｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ简称ＨＴ）和经验模态分解

5、（ＥｍｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎＥＭＤ）以及总体经验模态分（Ｅｎｓｅｍｂｌｅｐｐ，简称解ＥｍｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＥＥＭＤ）的具体内容。并讨论了关于信号包络取值ｐ方法的问题，并通过几个算例分析讨论了各种包络计算方法的优劣。论文第三部分介绍非线性的种类以及工程中相应的实例。然后利用线性振动理论中Ｆｏｕ一线性结构频率响应函数的ｒｉｅｒ逆变换是具有因果关系的信号这理论基础，简述了利用Ｈｉｌｂｅｒｔ变换推导判断结构的非线性特性的公式，画

6、出结构的频率响应函数曲线和其Ｈｉｌｂｅｒｔ变换后曲线，通过比较两者之间的差异来判断结构非线性。并釆用在地震激一励下的单自由度振动系统进行初步验证表明方法的可行性，进而分别对组四自由度白噪声激励的线性和非线性实验数据进行处理分析，验证了方法的有效性。论文第四部分釆用ｍｅｒｔ－Ｈｕａｎ换对时变阻尼自由振动系统以及常见的Ｄｕｆｉｎｉｂｇ变ｇ振动系统和ＶａｎｄｅｒＰｏｌ振动系统进行参数识别。首先通过经验模态分解将振动信号分解为自由振动信号和强迫振动信号并利用经验包络法得到分解后的信号的

7、振幅包络线和瞬时频率。进而使用瞬时振幅及瞬时频率通过最小二乘法估计得到振动方程的各项参数。通过数值算例说明Ｈｅｒｔ－Ｈｕａｎ变阻尼统以及Ｄｕｆｉｎｉｌｂｇ变换对识别时自由振动系ｇ振动系统和ＶａｎｄｅｒＰｏｌ振动系统的有效性，并与小波分析方法处理结果进行对比分析表明ＨＨＴ方法的优势。－关键词：希尔伯特黄变换（ＨＨＴ）；结构参数识别非线性；频率响应函数；Ｄｕｆｆｉｎ；ｇ振动系统；ＶａｎｄｅｒＰｏｌ振动系统－－Ｉ人连理１：人学专业爭位硕Ｉ：学位论文－Ｎｏｎｌｉ

8、ｎｅａｒＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＩｄｅｎｔＨｕａｎｉｆｉｃａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＨｉｌｂｅｒｔＴｒａｎｓｆｏｒｍｇＡｂｓｔｒａｃｔａｎｌｉＭｙｌｉｆｅｌｉｎｅｃｒｉｔｉｃａｌａｎｄｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｒｏｅｃｔｓａｒｅｃｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｎｊｙ＇ＣｈｉｎａｄｕｅｔｏｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａｓｅｃｏｎｏｍｙ