基于hilbert-huang变换的结构非线性识别研究.docx

专业学位硕士学位论文
基于Hilbert—Huang变换的结构非线性识别研究
N0nlinear Structural Identification Based on
Hilbert·Huang Transform
学 号: 31306054
完成日期:
大连理工大学
Dalian UniVersity of Technology
万方数据
㈣㈣㈣㈣删
Y2822829
大连理工大学学位论文独创性声明
作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外, 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。
学位论文题目:[遮二型堕驾叁丝凹丝扭韭堡丝丛列至盂定
作者签名: 互丝 日期: 2翌三 年—上月上日
大连理工大学专业学位硕士学位论文
摘 要
由于中的快速发展,中国在民生工程、基础工程方面进行了大量的建设。在荷载的长期效应、疲劳效应和突变效应等因素的共同作用下,土木结构容易引发灾难性的突发事故。因此,检测和诊断结构的健康状态,评估结构的安全性、可靠性、适用性和耐久性,成为土木工程和防灾减灾领域的热点问题。结构识别是结构健康监测中最关键的一个环节,具有很重要的理论和现实意义。
本文首先介绍了希尔伯特一黄变换( Transfom,简称HHT)方法,HHT
是一种自适应的、高效处理非线性、非稳态的数据分析方法,然后尝试使用HHT在处
理非线性结构方面的应用。
在第二部分介绍了希尔伯特变换(Hilben TraJlsform简称HT)和经验模态分解(Empirical Mode position,简称EMD)以及总体经验模态分解(Ensemble Empirical Mode position,简称EEMD)的具体内容。并讨论了关于信号包络取值方法的问题,并通过几个算例分析讨论了各种包络计算方法的优劣。
论文第三部分介绍非线性的种类以及工程中相应的实例。然后利用线性振动理论中线性结构频率响应函数的Fourier逆变换是具有因果关系的信号这一理论基础,简述了利用Hilbert变换推导判断结构的非线性特性的公式,画出结构的频率响应函数曲线和其HilbeIrt变换后曲线,通过比较两者之间的差异来判断结构非线性。并采用在地震激励下的单自由度振动系统进行初步验证表明方法的可行性,进而分别对一组四自由度白噪声激励的线性和非线性实验数据进行处理分析,验证了方法的有效性。
振动系统和Van der Pol振动系统进行参数识别。首先通过经验模态分解将振动信号分解为自由振动信号和强迫振动信号并利用经验包络法得到分解后的信号的振幅包络线和瞬时频率。进而使用瞬时振幅及瞬时频率通过最小二乘法估计得到振动方程的各项参数。通过数值算例说明Hilben—Huang变换对识别时变阻尼自由振动系统以及Du伍ng振动系统和Van der Pol振动系统的有效性,并与小波分析方法处理结果进行对比分析表明HHT 方法的优势。
关键词:希尔伯特一黄变换(HHT);结构参数识别;非线性;频率响应函数;Dumng
振动系统;Van der Pol振动系统
基于 Hilbert
- 11 -
大连理工大学专业学位硕士学位论文
Nonlinear Structural Identincation Based on Hilbert—Huang 1、ransform Abstract
Many critical and projects are cuHentIy u11der constmctlon m China due to the rapid deVelopment of China’s bined eⅡ宅cts of long—tenn loading,f乱igue and other factors,catastrophic incidents印pear monly. Therefore,the structural health status detection and the assessment of structural safety, reliability, serViceability and durability’ has e