環(huán)境激勵下水工混凝土結構的損傷診斷理論與方法

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1研究的目的和意義1
1.2國內外研究現(xiàn)狀2
1.2.1模態(tài)參數(shù)的識別方法3
1.2.2結構損傷診斷的模態(tài)指標6
1.2.3結構損傷診斷的時間序列指標7
1.2.4結構狀態(tài)的狀態(tài)空間理論分析12
1.2.5結構狀態(tài)的波動理論分析15
1.2.6基于振動的結構損傷診斷方法22
1.3問題的提出24
1.4本書的主要內容26
參考文獻27
第2章環(huán)境激勵下水工混凝土結構振動數(shù)據(jù)前處理和自由響應提取方法42
2.1引言42
2.2環(huán)境激勵43
2.3環(huán)境激勵下水工混凝土結構振動數(shù)據(jù)的前處理45
2.3.1基線和長期漂移校正45
2.3.2基于AFMM算法的時變性判定46
2.3.3數(shù)字濾波去噪47
2.3.4局部非線性投影去噪方法56
2.4水工混凝土結構自由振動響應的提取方法59
2.4.1結構自由振動響應提取的自然激勵技術和隨機減量技術59
2.4.2支撐激勵作用下由加速度受迫響應提取自由振動64
2.4.3虛擬脈沖響應函數(shù)68
參考文獻69
第3章環(huán)境激勵下水工混凝土結構的模態(tài)識別和損傷診斷的模態(tài)指標73
3.1引言73
3.2模態(tài)參數(shù)的時域識別方法74
3.2.1時域模態(tài)參數(shù)識別方法的基本假設和基本方程75
3.2.2協(xié)方差驅動的時域模態(tài)參數(shù)識別77
3.2.3數(shù)據(jù)驅動的時域模態(tài)參數(shù)識別79
3.2.4時域模態(tài)參數(shù)識別方法的自動定階和參數(shù)識別流程82
3.3基于BSS的模態(tài)參數(shù)識別86
3.3.1BSS的基本理論87
3.3.2二階盲辨識算法88
3.3.3基于二階盲辨識的模態(tài)參數(shù)識別方法89
3.3.4基于Hankel矩陣聯(lián)合近似對角化的模態(tài)參數(shù)盲識別94
3.4模態(tài)參數(shù)的時頻域識別方法102
3.4.1基于復Morlet小波變換的模態(tài)參數(shù)識別103
3.4.2基于綜合譜帶通濾波的改進方法106
3.5結構損傷診斷的模態(tài)指標110
3.5.1固有頻率指標111
3.5.2位移模態(tài)指標111
3.5.3曲率模態(tài)指標111
3.5.4模態(tài)柔度指標112
3.5.5Lipschitz指數(shù)113
參考文獻114
第4章結構損傷診斷的時間序列分析模型116
4.1引言116
4.2時間序列建模的基本原理116
4.2.1離散時間系統(tǒng)參數(shù)模型117
4.2.2模型定階與參數(shù)估計118
4.3時變系統(tǒng)參數(shù)辨識120
4.3.1時變系統(tǒng)辨識方法120
4.3.2帶遺忘因子的遞推最小二乘122
4.3.3自調整遺忘因子的時變參數(shù)識別123
4.3.4系統(tǒng)異常識別算例123
4.4靜荷載環(huán)境作用下的結構狀態(tài)診斷125
4.4.1脈沖響應系數(shù)125
4.4.2結構損傷識別指標126
4.5有限元仿真實例分析127
4.5.1某拱壩動力有限元模型與混凝土塑性損傷127
4.5.2拱壩損傷仿真模擬129
4.5.3無噪聲動力響應時間序列分析131
4.5.4噪聲干擾下結構的損傷識別141
參考文獻142
第5章?lián)p傷診斷的非線性動力系統(tǒng)指標144
5.1引言144
5.2結構振動的非線性動力系統(tǒng)理論145
5.2.1環(huán)境激勵下水工混凝土結構振動響應的非線性145
5.2.2動力系統(tǒng)及其吸引子148
5.2.3吸引子的相空間重構151
5.2.4吸引子特征量154
5.3水工混凝土結構損傷診斷的非線性動力系統(tǒng)指標160
5.3.1吸引子特征量指標160
5.3.2動力學互相關因子161
5.3.3吸引子比較指標161
5.3.4Poincaré截面特征量164
5.3.5遞歸圖特征量165
5.4環(huán)境激勵下非線性動力系統(tǒng)指標的提取167
5.4.1不同類型激勵下線性結構的受迫振動168
5.4.2振動響應時間序列性質的判定171
5.4.3非線性動力系統(tǒng)指標的計算流程173
參考文獻174
第6章基于波動理論的損傷診斷指標178
6.1引言178
6.2波在介質中的傳播179
6.2.1波動方程179
6.2.2平面波的傳播規(guī)律和薄層效應184
6.3混凝土重力壩波傳播分析模型189
6.3.1TB模型推導189
6.3.2傳遞函數(shù)和脈沖響應函數(shù)192
6.4基于波動法的結構健康診斷指標193
6.4.1波走時193
6.4.2SH波速197
6.4.3波數(shù)199
6.5混凝土重力壩損傷波走時評價及其影響因素200
6.5.1波走時影響因素理論分析200
6.5.2混凝土重力壩結構狀態(tài)的波走時評價數(shù)值模擬203
參考文獻212
第7章非穩(wěn)定激勵和環(huán)境變量作用下水工混凝土結構的損傷診斷213
7.1引言213
7.2非穩(wěn)定環(huán)境激勵和環(huán)境變量的影響分析214
7.2.1非穩(wěn)定環(huán)境激勵的影響214
7.2.2環(huán)境變量的影響214
7.3基于無監(jiān)督學習的水工混凝土結構損傷診斷方法230
7.3.1基于主成分分析的監(jiān)控方法233
7.3.2基于流形學習的監(jiān)控方法238
7.3.3基于多輸出支持向量機的診斷指標預報243
7.4基于有監(jiān)督學習的水工混凝土結構損傷診斷方法250
7.4.1基于多輸出支持向量機的動力有限元模型修正250
7.4.2損傷程度估算252
參考文獻255
第8章狀態(tài)空間和貝葉斯理論的結構辨識方法258
8.1引言258
8.2狀態(tài)空間理論的基本概念258
8.3基于狀態(tài)空間理論的結構狀態(tài)監(jiān)控模型259
8.3.1結構動力響應狀態(tài)方程259
8.3.2結構狀態(tài)監(jiān)控模型261
8.4基于狀態(tài)空間理論的結構剛度參數(shù)辨識262
8.4.1損傷時間的判斷和損傷定位263
8.4.2結構損傷程度的判斷265
8.5基于貝葉斯統(tǒng)計理論的結構狀態(tài)組合辨識模型265
8.5.1貝葉斯統(tǒng)計理論266
8.5.2結構實時狀態(tài)的貝葉斯理論分析方法267
8.6混凝土拱壩結構狀態(tài)實例分析273
8.6.1狀態(tài)方程監(jiān)控模型及結構狀態(tài)分析278
8.6.2壩體結構狀態(tài)似然概率的計算和結構狀態(tài)組合辨識模型288
參考文獻291
第9章環(huán)境激勵下水工混凝土結構損傷診斷的試驗研究和實例分析293
9.1引言293
9.2重力壩混凝土砂漿模型試驗研究293
9.2.1試驗模型293
9.2.2試驗儀器和設備294
9.2.3試驗步驟和方法295
9.2.4試驗結果分析296
9.3工程實例302
9.3.1工程和監(jiān)測概況302
9.3.2監(jiān)測數(shù)據(jù)前處理304
9.3.3模態(tài)參數(shù)識別和損傷診斷306
9.3.4動力有限元模型修正309
9.3.5非線性動力系統(tǒng)指標的識別和損傷診斷310