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建筑结构在复杂的服役环境中,除了承受使用荷载,还会不断的受到自然环境的侵蚀以及各种灾害等多种复杂因素的作用,必然导致结构产生不同程度的损伤,这使得结构损伤的诊断以及正确评价、修复对减少生命财产的损失具有重要的意义。小波分析是一种时频分析方法,具有很强的处理非平稳信号的能力,因此被广泛地应用于许多领域。基于小波分析的结构损伤诊断是建筑结构领域十分活跃的研究课题,并且拥有很好的工程应用前景,相关的理论及技术在不断发展。
本文对基于小波分析的结构健康诊断理论及应用方法进行了较为详细的研究,主要完成了以下几个方面的内容:
研究了国内外小波分析、损伤诊断的发展及研究现状,给出损伤的定义。介绍了小波变换的基本理论,并随后将傅里叶变换和小波变换应用于几个非平稳信号中,将二者进行一个简单比较,最终得出一定结论。
为了将基于小波分析的结构损伤诊断应用到实际工程中,对一个超高层结构的地震振动台实验数据进行分析,该超高层建筑按相似理论设计制作一个几何缩尺为1∶30的振动台缩尺模型,并在武汉理工大学进行地震振动台实验,采用MATLAB编制了相关程序,实现了小波分析理论在结构检测中的应用。
结构损伤会带结构的刚度及自振周期的变化,随之也会使结构的输出响应产生变化。而小波分析的特点是具有表征信号局部特征的能力,本文通过地震振动台试验的加速度响应的小波变换,可以分析地震响应在损伤前后的变化,来了解结构的损伤情况。