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1.
《地震工程与工程振动》2017,(5)
结构损伤会引起结构振动信号的突变,而该突变信号会淹没于环境噪声信号中。为此,文章将复杂追踪理论(CP)引入结构损伤识别领域,将损伤识别问题转化为突变特征提取问题。提出一种复杂追踪结合集合经验模态分解(EEMD)识别结构损伤的新方法,首先采用EEMD预处理结构振动信号,接着将分解得到的本征模函数(IMF)作为混合信号输入CP模型中,提取出包含损伤特征的本征模函数,进而识别出结构损伤发生的时刻及位置。最后,通过对环境激励下六自由度质量-弹簧系统和地震激励下三层框架模型的数值分析。结果表明,该方法能够准确有效地识别结构损伤异常时刻与位置。 相似文献
2.
为研究基于损伤指数对层状管道结构损伤程度识别的可行性，创造性地采用小波包分解方法，以损伤指数为参数，分别研究损伤径向深度与损伤指数的关系和多种轴向位置损伤对损伤指数的影响。使用有限元分析软件ABAQUS,建立在同一轴向位置且多种径向损伤深度的层状管道结构模型，对压电元件位置提取的压电传感信号进行5层小波包分解，计算损伤指数值，将其组成损伤指数矩阵。针对同一轴向损伤位置，结合多种损伤程度组成损伤指数矩阵，分析损伤径向深度与损伤指数的关系并建立拟合曲线。随后改变损伤轴向位置且径向损伤深度同样递增，建立有限元模型，并获得相应的损伤指数拟合曲线。结果表明：在同一损伤轴向位置处，损伤指数拟合曲线都随着损伤径向深度的增加而呈现出先减后增的变化趋势；当改变损伤轴向位置时，损伤与信号接收位置轴向距离的增加使损伤指数的变化幅度减缓，但不改变曲线的总体趋势。研究结果表明：针对传感信号采用小波包分解方法，获得的损伤径向深度与损伤指数的拟合曲线可用于层状管道结构损伤程度的识别，并且该损伤程度识别方法受与信号接收位置轴向距离的限制较小，为快速诊断层状管道结构损伤程度提供了有效的有限元分析方法。 相似文献
3.
针对结构损伤检测中损伤的识别、定位以及程度的标定这三个独立并按一定先后顺序进行的检测过程,提出了一种能将以上三者同时进行的联合检测方法。该方法首先利用经验模态分解(EMD)方法将三层钢筋混凝土剪切型结构在各种损伤工况下的顶层地震作用加速度响应分解为若干固有模态函数(IMF)分量,然后以此IMF分量和未经EMD分解的原始加速度响应数据来构造损伤标识量,作为特征参数依次输入到径向基函数神经网络(RBFNN)中进行损伤检测。给出了应用此方法的具体步骤,通过仿真实验证明了利用该方法进行结构损伤一次检测的可行性和有效性,结果表明,由加速度响应经EMD分解而得到的IMF分量输入到RBFNN中能够更为精确地一次检测出结构所有损伤信息,并且RBFNN在结构损伤损度大时具有更好的检测效果。 相似文献
4.
提出了基于经验模式分解（EMD）的环境激励结构模态参数随机子空间识别（SSI）方法。该方法用设置间断频率的EMD将结构环境振动响应原始信号分解成若干个基本模式分量（IMF）,使每一个基本模式分量仅为结构的某一阶固有模态,进而用随机子空间方法进行模态参数识别。实桥环境振动实验分析结果表明,该方法能有效地避免结构各阶模态之间的相互影响,能够更清晰方便地得到结构的模态参数。 相似文献
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为了有效分离矿集区音频大地电磁（AMT）信号中的大尺度强干扰、抑制近源效应，本文提出利用变分模态分解（VMD）和匹配追踪（MP）联合压制AMT强干扰的方法.首先，对比了VMD与经验模态分解（EMD）、固有时间尺度分解（ITD）的处理效果，验证了VMD在避免模态混叠和端点效应方面的优势；讨论了VMD中模态个数对典型大尺度强干扰的去噪性能，并选择合适的模态初步获取待处理信号的重构信息.然后，运用MP对VMD重构信号做二次信噪分离处理，进一步滤除残余的尖脉冲干扰.通过对模拟和实测数据的分析处理，以及与远参考法结果对比，本研究能有效剔除时间域序列中的大尺度强干扰，且重构信号中保留了更多的低频缓变化信息和细节成分，近源干扰得到有效压制；视电阻率-相位曲线更为光滑、连续，低频段的数据质量得到明显改善，其结果能更为真实、可靠地反映地下电性结构信息. 相似文献
6.
针对地震反射信号经验模态(EMD)分解过程中出现的混叠及分解重建失真等问题,本文提出一种改进的EMD分解方法.首先对地震信号进行小波转换,对转换分解得到的信号高频部分进行噪声压制处理,然后将转换后的结果再进行EMD分解;针对频带宽度、振幅大小变换,提出了地震信号EMD分解的分段控制停止准则,根据主频带宽,确定相应的时窗长度,并采用各个时窗段部分叠置衔接的方法,最后对每段结果再利用单调函数停止准则进行变换,该方法有效避免了计算结果的时窗效应.通过实际资料处理对比分析,改进的EMD分解方法较以往常规EMD分解方法,在分解结果的可靠性、分解精度及非线性弱信号时频分析能力等方面都具有显著的改善,为提高薄层地质体识别能力提供了有力的技术手段. 相似文献
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为快速识别地震导致的框架结构损伤，采用一种新的损伤识别方法，即振型曲率演化法。该方法采用S变换对结构顶部的加速度进行分析，进而得出地震前与地震期间的两个重要时刻，然后通过计算这两个时刻的振型曲率差识别结构薄弱层位置。为验证该方法的合理性和有效性，以6层3跨RC框架结构为例，在不同地震波和不同调幅工况下，分别对比振型曲率演化法与单参数层间位移角、双参数损伤指数两种损伤指标识别的结构薄弱层位置。在此基础上进一步研究了振型曲率差与两种损伤指标之间的相关性，并建立了线性关联模型来识别薄弱层损伤程度。结果表明：振型曲率演化法与两种损伤指标在不同地震工况作用下识别的薄弱层有很好的一致性，说明该方法能够准确识别结构薄弱层位置。振型曲率差与两种损伤指标之间的拟合公式的相关系数均在0.8以上，相关性都很高，通过分析这种相关性，可以利用振型曲率差获得结构薄弱层的损伤程度。 相似文献
8.
经验模态分解算法(EMD)是一种基于有效波和噪声尺度差异进行波场分离的随机噪声压制方法,但由于实际地震数据波场复杂,导致模态混叠较严重,仅凭该方法进行去噪很难达到理想效果.本文基于EMD算法对信号多尺度的分解特性,结合Hausdorff维数约束条件,提出一种用于地震随机噪声衰减的新方法.首先对地震数据进行EMD自适应分解,得到一系列具有不同尺度的、分形自相似性的固有模态分量(IMF);在此基础上,基于有效信号和随机噪声的Hausdorff维数差异,识别混有随机噪声的IMF分量,对该分量进行相关的阈值滤波处理,从而实现有效信号和随机噪声的有效分离.文中从仿真信号试验出发,到模型地震数据和实际地震数据的测试处理,同时与传统的EMD处理结果相对比.结果表明,本文方法对地震随机噪声的衰减有更佳的压制效果. 相似文献
9.
HHT的滤波特性及在声波测井波列信号处理中的应用(英文) 总被引：2，自引：2，他引：0
阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号,Hilbert～Huang变换（HHT）是处理非平稳信号的一种比较新的时频分析方法。通过对信号进行经验模态分解（EMD）和对瞬时频率的求解,可以获得声波信号的时一频谱。其关键技术就是进行经验模态分解,任何非平稳的信号都可以分解为有限数目并且具有一定物理意义的固有模态函数。EMD方法可以理解为以声波信号极值特征尺度为度量的时频滤波过程。滤波器充分保留了声波信号本身的非线性和非平稳特征,在声波信号的滤波和去噪中具有很大的优势。文中介绍了HHT时频滤波的实现过程,并列举了一些声波测井波列实例,说明了该方法的有效性。 相似文献
10.
基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。 相似文献
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A method based on empirical-mode decomposition (EMD) and vector autoregressive moving average (VARMA) model is proposed for structural damage detection. The basic idea of the method is that the structural damages can be identified as the abrupt changes in energy distribution of structural responses at high frequencies. Using the time-varying VARMA model to represent the intrinsic mode functions (IMFs) obtained from the EMD of vibration signal, we define a damage index according to the VARMA coefficients. In the two examples given, the Imperial County Services Building and the Van Nuys hotel are used as the benchmark structures to verify the effectiveness and sensitivity of the damage index in real environments with the presence of actual noise. The analysis results show that the damage index can indicate the occurrence and relative severity of structural damages at multiple locations in an efficient manner. The damage index can also be potentially used for structural health monitoring, since it is based on the time-varying VARMA coefficients. Finally, some recommendations for future research are provided. 相似文献
12.
本文在此前一系列有关新型电磁驱动AMD控制系统力学建模、性能试验和控制策略研究的基础上,进行了结构地震响应控制的小型振动台试验研究。首先,针对配置了电磁驱动AMD控制系统的Quanser标准两层剪切型框架结构模型,建立了无控计算模型,通过正弦扫频试验验证了模型参数,从而为结构振动主动控制试验研究提供了准确的被控对象模型;其次,设计了电磁驱动AMD控制系统基于极点配置控制算法的试验控制策略和状态观测器,通过数值分析验证了状态观测器估计结果的准确性;最后,在完成以上各项准备工作的基础上,分别对结构输入了典型Benchm ark标准地震动,进行振动台试验,试验结果表明电磁驱动AMD控制系统对结构的地震响应具有显著的控制效果,验证了该新型系统应用于结构振动控制的有效性和可行性。 相似文献
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The primary objective of this paper is to develop output only modal identifi cation and structural damage detection.Identif ication of multi-degree of freedom(MDOF) linear time invariant(LTI) and linear time variant(LTV—due to damage) systems based on Time-frequency(TF) techniques—such as short-time Fourier transform(STFT),empirical mode decomposition(EMD),and wavelets—is proposed.STFT,EMD,and wavelet methods developed to date are reviewed in detail.In addition a Hilbert transform(HT) approach to determine ... 相似文献
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The electromagnetic mass damper （EMD） control system, as an innovative active control system to reduce structural vibration, offers many advantages over traditional active mass driver/damper （AMD） control systems. In this paper, studies of several EMD control strategies and bench-scale shaking table tests of a two-story model structure are described. First, two structural models corresponding to uncontrolled and Zeroed cases are developed, and parameters of these models are validated through sinusoidal sweep tests to provide a basis for establishing an accurate mathematical model for further studies. Then, a simplified control strategy for the EMD system based on the pole assignment control algorithm is proposed. Moreover, ideal pole locations are derived and validated through a series of shaking table tests. Finally, three benchmark earthquake ground motions and sinusoidal sweep waves are imposed onto the structure to investigate the effectiveness and feasibility of using this type of innovative active control system for structural vibration control. In addition, the robustness of the EMD system is examined. The test results show that the EMD system is an effective and robust system for the control of structural vibrations. 相似文献
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Vibration-based structural identification is an essential technique for assessing structural conditions by inferring information from the dynamic characteristics of structures. However, the robustness of such techniques in monitoring the progressive damage of real structures has been validated with only a handful of research efforts, largely due to the paucity of monitoring data recorded from damaged structures. In a recent experimental program, a mid-rise cold-formed steel building was constructed at full scale atop a large shake table and subsequently subjected to a unique multi-hazard scenario including earthquake, post-earthquake fire, and finally post-fire earthquake loading. Complementing the simulated hazard events, low-amplitude vibration tests, including ambient vibrations and white noise base excitation tests, were conducted throughout the construction and the test phases. Using the vibration data collected during the multi-hazard test program, this paper focuses on understanding the modal characteristics of the cold-formed steel building in correlation with the construction and the structural damage progressively induced by the simulated hazard events. The modal parameters of the building (i.e., natural frequencies, damping ratios, and mode shapes) are estimated using two input–output and two output-only time-domain system identification techniques. Agreement between the evolution of modal parameters and the observations of the progression of physical damage demonstrates the effectiveness of the vibration-based system identification techniques for structural condition monitoring and damage assessment. 相似文献
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In this paper, the applicability of an auto‐regressive model with exogenous inputs (ARX) in the frequency domain to structural health monitoring (SHM) is established. Damage sensitive features that explicitly consider non‐linear system input/output relationships are extracted from the ARX model. Furthermore, because of the non‐Gaussian nature of the extracted features, Extreme Value Statistics (EVS) is employed to develop a robust damage classifier. EVS provides superior performance to standard statistical methods because the data of interest are in the tails (extremes) of the damage sensitive feature distribution. The suitability of the ARX model, combined with EVS, to non‐linear damage detection is demonstrated using vibration data obtained from a laboratory experiment of a three‐story building model. It is found that the vibration‐based method, while able to discern when damage is present in the structure, is unable to localize the damage to a particular joint. An impedance‐based active sensing method using piezoelectric (PZT) material as both an actuator and a sensor is then investigated as an alternative solution to the problem of damage localization. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献