希爾伯特—黃變換及其在結構損傷識別中的應用.pdf

1、工程結構在復雜的服役環(huán)境中，由于受到自然環(huán)境的侵蝕和其他災害的作用，必然會產(chǎn)生不同程度的損傷。因此，結構損傷識別以及安全性的正確評價研究對減少生命財產(chǎn)的損失具有重要的意義。 本文簡要總結了結構損傷識別領域的研究現(xiàn)狀和趨勢，圍繞損傷引起固有頻率變化這個特征，將希爾伯特—黃變換(HHT)應用于時變結構的損傷識別和損傷前后固有頻率確定上，并結合牛頓迭代法，對結構剛度進行反演計算，從而解決結構損傷識別領域所關注的三個主要問題：損傷發(fā)生時

2、間、損傷位置以及損傷的程度。 同時，結構在環(huán)境激勵(如：地面微震、車輛振動或者風振等)作用下的響應信號由于受到噪聲干擾，儀器所能采集到的信號信噪比較低，而且是非平穩(wěn)信號。針對這個問題，本文也開展了對信噪比較低的含噪非平穩(wěn)信號的去噪研究工作，并將具有比小波變換更強時頻分析能力的希爾伯特—黃變換(HHT)與成熟的小波閾值理論相結合，提出基于EMD的小波閾值去噪算法。 另外，針對EMD中存在的邊界影響問題，本文在信號左、右邊界

3、上分別對信號進行周期處理和對稱處理(鏡像)，提出對信號“半周期半對稱”延拓算法。 最后，基于以上三個方面的研究成果，本文提出一整套損傷識別技術。這套技術用以解決實際工程應用中遇到的在信噪比較低情況下通過結構的響應信號來進行結構損傷識別問題，即先用基于EMD的小波閾值去噪算法對含噪結構響應進行去噪處理，以有效降低噪聲影響(在去噪的EMD處理過程中，對信號的邊界采用“半周期半對稱”延括算法來抑制邊界誤差)，然后再用希爾伯特—黃變換(