基于小波包分析的benchmark结构损伤预警试验研究

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1、第25卷第11期Vol.25No.11工程力学2008年11月Nov.2008ENGINEERINGMECHANICS128文章编号：1000-7450(2008)11-0128-06基于小波包分析的Benchmark结构损伤预警试验研究*丁幼亮，李爱群(东南大学土木工程学院，南京210096)摘要：在基于小波包能量谱的结构损伤预警方法基础上，开展了Benchmark结构损伤预警的试验研究。通过Benchmark试验模型模拟结构的多种损伤状态，并采集模型在结构损伤前后的动力响应，在此基础上计算了结构损伤预警的小波包能量谱及其损伤预警指标。试验结果表明：基于小波包能

2、量谱的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力，可以准确地判定结构初期损伤的发生。关键词：结构损伤；损伤预警；小波包分析；小波包能量谱；Benchmark结构中图分类号：TU312;TU317文献标识码：AEXPERIMENTALRESEARCHONSTRUCTURALDAMAGEALARMINGOFBENCHMARKSTRUCTUREUSINGWAVELETPACKETANALYSIS*DINGYou-liang,LIAi-qun(SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Ab

3、stract:TheexperimentalresearchonstructuraldamagealarmingofBenchmarkstructureisperformedinthispaperbasedonthestructuraldamagealarmingmethodusingwaveletpacketenergyspectrum.VariousdamagestatusesaresimulatedthroughtheBenchmarktestmodel,andthusstructuraldynamicresponsesarecollectedwithres

4、pecttotheintactmodelanddamagedmodels.Basedonthecollectedstructuralresponses,thewaveletpacketenergyspectrumandcorrespondingdamagealarmingindicesarecalculated.Experimentalresultsrevealthatthestructuraldamagealarmingindicescalculatedbythewaveletpacketenergyspectrumhavepreferabledamageala

5、rmingcapacityandcaneffectivelydetectthestructuralinitialdamage.Keywords:structuraldamage;damagealarming;waveletpacketanalysis;waveletpacketenergyspectrum;Benchmarkstructure近年来，土木工程结构尤其是大跨桥梁结构的数值模拟研究表明：基于小波包能量谱的结构损伤[1―2]损伤诊断技术得到了广泛的研究和探索。其中，预警方法与结构频率和振型等模态参数相比，具有寻找具有良好损伤敏感性和噪声鲁棒性的结构动更好

6、的损伤预警适用性、损伤敏感性和噪声鲁棒力特性参数，并在此基础上建立结构损伤预警与损性。在此基础上本文开展Benchmark结构损伤预警伤识别方法是重要的研究方向。随着小波分析方法的试验研究，通过Benchmark试验模型模拟结构的的发展，基于结构动力响应的小波包能量谱进行结多种损伤状态，并采集模型在结构损伤前后的动力[3―7]构损伤预警和损伤识别开始得到研究。理论与响应，在此基础上计算结构损伤预警的小波包能量———————————————收稿日期：2007-04-26；修改日期：2008-01-08基金项目：国家高技术研究发展技术(863计划)项目(2006AA0

7、4Z416)；国家杰出青年基金项目(50725828)；国家自然科学基金项目(50808041)作者简介：*丁幼亮(1979―)，男，江苏苏州人，讲师，博士，从事结构振动控制与结构健康监测研究(E-mail:Civilding@163.com)；李爱群(1962―)，男，安徽合肥人，教授，博士，博导，从事结构振动控制与结构健康监测研究(E-mail:aiqunli@sen.edu.cn).工程力学129谱及其结构损伤预警指标，并考察结构损伤预警指式中：Ei,p为第i分解层上第p个特征频带的能量；标的实际预警效果，从而为基于小波包能量谱的结m为特征频带的数量。可见，

8、能量比Ip