環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷理論與方法
《環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷理論與方法》主要闡述基于環(huán)境激勵(lì)振動(dòng)的水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷理論與方法。《環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷理論與方法》共9章。第1章介紹環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷診斷方法研究的意義，以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和存在的問題；第2章介紹環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)前處理和自由響應(yīng)提取方法；第3章介紹環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的模態(tài)識(shí)別和損傷診斷的模態(tài)指標(biāo)；第4章介紹結(jié)構(gòu)損傷診斷的時(shí)間序列分析模型；第5章介紹應(yīng)用動(dòng)力系統(tǒng)理論，提取水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷診斷指標(biāo)的方法；第6章介紹結(jié)構(gòu)健康診斷的波動(dòng)理論和相關(guān)損傷診斷指標(biāo)的計(jì)算方法；第7章在損傷指標(biāo)提取的基礎(chǔ)上，提出環(huán)境激勵(lì)下基于有監(jiān)督學(xué)習(xí)的水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度估算方法；第8章介紹水工結(jié)構(gòu)損傷的狀態(tài)空間和貝葉斯理論的結(jié)構(gòu)辨識(shí)方法；第9章基于振動(dòng)模型試驗(yàn)和某重力壩強(qiáng)震觀測(cè)數(shù)據(jù),驗(yàn)證《環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷理論與方法》所介紹的環(huán)境激勵(lì)下?lián)p傷診斷方法的合理性和有效性。
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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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2
1.2.1模態(tài)參數(shù)的識(shí)別方法3
1.2.2結(jié)構(gòu)損傷診斷的模態(tài)指標(biāo)6
1.2.3結(jié)構(gòu)損傷診斷的時(shí)間序列指標(biāo)7
1.2.4結(jié)構(gòu)狀態(tài)的狀態(tài)空間理論分析12
1.2.5結(jié)構(gòu)狀態(tài)的波動(dòng)理論分析15
1.2.6基于振動(dòng)的結(jié)構(gòu)損傷診斷方法22
1.3問題的提出24
1.4本書的主要內(nèi)容26
參考文獻(xiàn)27
第2章環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)前處理和自由響應(yīng)提取方法42
2.1引言42
2.2環(huán)境激勵(lì)43
2.3環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)振動(dòng)數(shù)據(jù)的前處理45
2.3.1基線和長(zhǎng)期漂移校正45
2.3.2基于AFMM算法的時(shí)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(jié)構(gòu)自由振動(dòng)響應(yīng)的提取方法59
2.4.1結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)響應(yīng)提取的自然激勵(lì)技術(shù)和隨機(jī)減量技術(shù)59
2.4.2支撐激勵(lì)作用下由加速度受迫響應(yīng)提取自由振動(dòng)64
2.4.3虛擬脈沖響應(yīng)函數(shù)68
參考文獻(xiàn)69
第3章環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)的模態(tài)識(shí)別和損傷診斷的模態(tài)指標(biāo)73
3.1引言73
3.2模態(tài)參數(shù)的時(shí)域識(shí)別方法74
3.2.1時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的基本假設(shè)和基本方程75
3.2.2協(xié)方差驅(qū)動(dòng)的時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別77
3.2.3數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別79
3.2.4時(shí)域模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的自動(dòng)定階和參數(shù)識(shí)別流程82
3.3基于BSS的模態(tài)參數(shù)識(shí)別86
3.3.1BSS的基本理論87
3.3.2二階盲辨識(shí)算法88
3.3.3基于二階盲辨識(shí)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法89
3.3.4基于Hankel矩陣聯(lián)合近似對(duì)角化的模態(tài)參數(shù)盲識(shí)別94
3.4模態(tài)參數(shù)的時(shí)頻域識(shí)別方法102
3.4.1基于復(fù)Morlet小波變換的模態(tài)參數(shù)識(shí)別103
3.4.2基于綜合譜帶通濾波的改進(jìn)方法106
3.5結(jié)構(gòu)損傷診斷的模態(tài)指標(biāo)110
3.5.1固有頻率指標(biāo)111
3.5.2位移模態(tài)指標(biāo)111
3.5.3曲率模態(tài)指標(biāo)111
3.5.4模態(tài)柔度指標(biāo)112
3.5.5Lipschitz指數(shù)113
參考文獻(xiàn)114
第4章結(jié)構(gòu)損傷診斷的時(shí)間序列分析模型116
4.1引言116
4.2時(shí)間序列建模的基本原理116
4.2.1離散時(shí)間系統(tǒng)參數(shù)模型117
4.2.2模型定階與參數(shù)估計(jì)118
4.3時(shí)變系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)120
4.3.1時(shí)變系統(tǒng)辨識(shí)方法120
4.3.2帶遺忘因子的遞推最小二乘122
4.3.3自調(diào)整遺忘因子的時(shí)變參數(shù)識(shí)別123
4.3.4系統(tǒng)異常識(shí)別算例123
4.4靜荷載環(huán)境作用下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)診斷125
4.4.1脈沖響應(yīng)系數(shù)125
4.4.2結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別指標(biāo)126
4.5有限元仿真實(shí)例分析127
4.5.1某拱壩動(dòng)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(wú)噪聲動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間序列分析131
4.5.4噪聲干擾下結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別141
參考文獻(xiàn)142
第5章?lián)p傷診斷的非線性動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)144
5.1引言144
5.2結(jié)構(gòu)振動(dòng)的非線性動(dòng)力系統(tǒng)理論145
5.2.1環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的非線性145
5.2.2動(dòng)力系統(tǒng)及其吸引子148
5.2.3吸引子的相空間重構(gòu)151
5.2.4吸引子特征量154
5.3水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷診斷的非線性動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)160
5.3.1吸引子特征量指標(biāo)160
5.3.2動(dòng)力學(xué)互相關(guān)因子161
5.3.3吸引子比較指標(biāo)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(lì)下非線性動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)的提取167
5.4.1不同類型激勵(lì)下線性結(jié)構(gòu)的受迫振動(dòng)168
5.4.2振動(dòng)響應(yīng)時(shí)間序列性質(zhì)的判定171
5.4.3非線性動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)的計(jì)算流程173
參考文獻(xiàn)174
第6章基于波動(dòng)理論的損傷診斷指標(biāo)178
6.1引言178
6.2波在介質(zhì)中的傳播179
6.2.1波動(dòng)方程179
6.2.2平面波的傳播規(guī)律和薄層效應(yīng)184
6.3混凝土重力壩波傳播分析模型189
6.3.1TB模型推導(dǎo)189
6.3.2傳遞函數(shù)和脈沖響應(yīng)函數(shù)192
6.4基于波動(dòng)法的結(jié)構(gòu)健康診斷指標(biāo)193
6.4.1波走時(shí)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(shí)評(píng)價(jià)及其影響因素200
6.5.1波走時(shí)影響因素理論分析200
6.5.2混凝土重力壩結(jié)構(gòu)狀態(tài)的波走時(shí)評(píng)價(jià)數(shù)值模擬203
參考文獻(xiàn)212
第7章非穩(wěn)定激勵(lì)和環(huán)境變量作用下水工混凝土結(jié)構(gòu)的損傷診斷213
7.1引言213
7.2非穩(wěn)定環(huán)境激勵(lì)和環(huán)境變量的影響分析214
7.2.1非穩(wěn)定環(huán)境激勵(lì)的影響214
7.2.2環(huán)境變量的影響214
7.3基于無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的水工混凝土結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)的監(jiān)控方法238
7.3.3基于多輸出支持向量機(jī)的診斷指標(biāo)預(yù)報(bào)243
7.4基于有監(jiān)督學(xué)習(xí)的水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷診斷方法250
7.4.1基于多輸出支持向量機(jī)的動(dòng)力有限元模型修正250
7.4.2損傷程度估算252
參考文獻(xiàn)255
第8章狀態(tài)空間和貝葉斯理論的結(jié)構(gòu)辨識(shí)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(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控模型259
8.3.1結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)狀態(tài)方程259
8.3.2結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控模型261
8.4基于狀態(tài)空間理論的結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)辨識(shí)262
8.4.1損傷時(shí)間的判斷和損傷定位263
8.4.2結(jié)構(gòu)損傷程度的判斷265
8.5基于貝葉斯統(tǒng)計(jì)理論的結(jié)構(gòu)狀態(tài)組合辨識(shí)模型265
8.5.1貝葉斯統(tǒng)計(jì)理論266
8.5.2結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)狀態(tài)的貝葉斯理論分析方法267
8.6混凝土拱壩結(jié)構(gòu)狀態(tài)實(shí)例分析273
8.6.1狀態(tài)方程監(jiān)控模型及結(jié)構(gòu)狀態(tài)分析278
8.6.2壩體結(jié)構(gòu)狀態(tài)似然概率的計(jì)算和結(jié)構(gòu)狀態(tài)組合辨識(shí)模型288
參考文獻(xiàn)291
第9章環(huán)境激勵(lì)下水工混凝土結(jié)構(gòu)損傷診斷的試驗(yàn)研究和實(shí)例分析293
9.1引言293
9.2重力壩混凝土砂漿模型試驗(yàn)研究293
9.2.1試驗(yàn)?zāi)Ｐ?93
9.2.2試驗(yàn)儀器和設(shè)備294
9.2.3試驗(yàn)步驟和方法295
9.2.4試驗(yàn)結(jié)果分析296
9.3工程實(shí)例302
9.3.1工程和監(jiān)測(cè)概況302
9.3.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)前處理304
9.3.3模態(tài)參數(shù)識(shí)別和損傷診斷306
9.3.4動(dòng)力有限元模型修正309
9.3.5非線性動(dòng)力系統(tǒng)指標(biāo)的識(shí)別和損傷診斷310
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