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1、JournalofMechanicalStrength2007,29(2):201～205X基于小波分析的悬臂梁裂纹参数识别方法研究STUDIESONCRACKIDENTIFICATIONINACANTILEVERBEAMUSINGWAVELETANALYSIS张伟伟XX1 王志华2 马宏伟1,2(1.暨南大学理工学院,广州510632)(2.太原理工大学应用力学研究所,太原030024)121,2ZHANGWeiWeiWANGZhiHuaMAHongWei(1.CollegeofScience&Engineering,JinanUniver
2、sity,Guangzhou510632,China)(2.InstituteofAppliedMechanics,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan,030024China)摘要 通过对含裂纹悬臂梁的应变能信号进行小波分析,悬臂梁的裂纹位置可由小波系数的局部极大值给出,并通过小波系数局部极大值定义集中因子和裂纹深度之间的关系,以此估计裂纹深度。数值算例表明,利用sym4小波对含裂纹梁的应变能信号进行小波分析,可以准确识别出裂纹的位置和深度,这一方法很容易推广应用到结构的在线监测中。关键词 损伤检测 裂纹
3、 小波分析 在线监测中图分类号 O235TP277AbstractThewavelettransformisappliedtothespatial2frequencyanalysisofthestrainenergysignalofthecrackedcantileverbeaminspatialdomain.Thelocationofthecrackisdetectedbythesuddenchangeinthespatialvariationofthetransformedresponse.Theintensityfactorrelated
4、tothecoefficientsofthewavelettransformcanbeusedtoestimatethesizeofthecrack.Therelationshipbe2tweenintensityfactorandthecracksizeisestablished.TheSimulationresultsillustratethatthecracklocationandthesizecanbedetect2edexactlybysym4wavelettransformofthestrainenergyinformationin
5、spatialdomain.Thismethodcaneasilybeappliedtoon2linehealthmonitoringofacrackflaw.KeywordsDamagedetection;Crack;Waveletanalysis;OnlinediagnosisCorrespondingauthor:ZHANGWeiWei,E2mail:zwwps@126.com,Tel:+86235126010560TheprojectsupportedbytheNaturalScienceFoundationofShanxiProvin
6、ce,China(No.20041007).Manuscriptreceived20050627,inrevisedform20050809.定的先验知识,并且裂纹信息主要依赖于信号的高频1 引言成分,然而高频信号在传播时衰减很快,故超声波方法裂纹的产生和扩展对结构的安全服役构成潜在的只能探测到距离结构物表面较浅的缺陷,此外,由于超威胁,早期的裂纹识别不仅可以及时排除隐患,而且对声波采用逐点扫描,对于大型结构的检测这将是非常减少结构维修费用以及延长服役年限都具有十分重要耗时的;基于结构动态特性的损伤探测方法虽可提供的作用。为此,在过去的几十年内
7、,许多学者就这一领结构的整体动态特性,但对裂纹缺陷的敏感度较低,不域展开了广泛、深入的研究,发展了许多无损检测方易精确定位损伤。近年来,基于小波分析发展起来的[1,2]法。结构的裂纹识别主要分为发现裂纹、探测裂纹裂纹识别方法很好地弥补了这两种裂纹识别方法的不[5]位置、确定裂纹类型、评价损伤程度以及剩余寿命估计足。小波分析可以在时(空间)—频域局部化,而且等五个层面;在现有的技术中前两个层面已经有了较时域窗和频域窗的宽度具有可调节性。对信号的低频为成熟的技术,而后三个层面还处于理论探讨阶段,其成分,用宽时窗可使时域分辨率低而频域分辨率高,高关键
8、在于能否找到行之有效的确定裂纹类型和量化损频成分,则可用窄时窗使时域分辨率高而频域分辨率[3]伤程度的方法。在现有的方法中主要有基于超声波低。并且利用
