橋梁結(jié)構(gòu)在服役期間由于載荷、環(huán)境以及人為等因素的影響,其動力響應(yīng)信號隨時間在不斷變化。而動力特性的精確識別對橋梁的有限元建模及受力狀態(tài)精細分析、結(jié)構(gòu)模型修正及健康監(jiān)測、抗風(fēng)抗震設(shè)計等有著至關(guān)重要的作用。瞬態(tài)頻率可較好地反映信號瞬態(tài)成分的特征,本文針對橋梁結(jié)構(gòu)中的時變響應(yīng),在現(xiàn)有信號處理方法基礎(chǔ)上采用改進的S變換及時頻譜重排技術(shù)識別時變結(jié)構(gòu)的瞬時頻率。本文的主要工作如下:首先對現(xiàn)有的時頻分析方法進行介紹,通過對比說明S變換的優(yōu)勢,S變換更適合分析非平穩(wěn)信號。S變換的窗寬與頻率成反比,窗口的變化趨勢是不能改變的。高斯函數(shù)表達式不能直接在計算機中使用,因為高斯核有無限的支持,必須被截斷為有限的窗口在其邊界處引入一個不連續(xù)性,這可能會導(dǎo)致后續(xù)分析出現(xiàn)誤差,從而影響信號參數(shù)識別的精確性。文中采用彈性窗口緊支撐核函數(shù)代替S變換的固定窗口函數(shù),通過時頻集中準則對窗口函數(shù)的參數(shù)進行優(yōu)化,目的是提高S變換的時頻分辨率和適用性,使得計算更加簡單,同時優(yōu)化核函數(shù)中的參數(shù),從而使得時頻譜能量聚集性更好。由于時間分辨率和頻率分辨率不能同時達到最大,時頻的聚集性受到限制。時頻圖中時頻曲線一般較寬,得到的是一個模糊化的時頻圖。為了更好地得到時間和頻率的關(guān)系,在時頻分析中引入了時頻譜重排的方法,用于提高時頻的聚集性,并且能有效抵抗噪聲的干擾,本文采用動態(tài)規(guī)劃法提取信號脊線,從而識別瞬時頻率,在動態(tài)規(guī)劃法中通過增加罰函數(shù)在平滑約束下最大限度地利用能量,顯著地提高了瞬時頻率識別的精度。最后通過數(shù)值模擬及索力隨時間變化的拉索結(jié)構(gòu)試驗,采用文中提出的方法進行結(jié)構(gòu)瞬時頻率識別,并與現(xiàn)有的時頻分析方法識別的結(jié)果進行對比,從而驗證其更加精確、有效。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U446
【部分圖文】：

(e) 意大利熱那亞公路大橋 (f) 四川岷江大橋圖 1.1 橋梁災(zāi)害性事故Fig.1.1 Some typical bridge disaster隨著橋梁規(guī)模不斷增加，以及在運營階段對橋梁的健康監(jiān)測的要求不斷提升且橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性隨時間在不斷變化，而動力特性對橋梁的有限元建模及

STFT分辨率圖

圖 2.4 不同窗長條件下 STFT 譜圖的比較Fig.2.3 Comparison of STFT spectra under different window lengths窗函數(shù)的常用類型包括矩形窗、三角窗、漢寧窗、海明窗、等，矩形窗函數(shù)離散時域和頻域的表達式見公式(2-10)~(2-13)所示。四種常用的常函數(shù)的時域波圖如圖 2.4 所示。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 李振春;刁瑞;韓文功;劉力輝;;線性時頻分析方法綜述[J];勘探地球物理進展;2010年04期

2 杜秀麗;汪鳳泉;;非平穩(wěn)隨機激勵下線性系統(tǒng)模態(tài)識別的小波方法[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年02期

3 李惠;周文松;歐進萍;楊永順;;大型橋梁結(jié)構(gòu)智能健康監(jiān)測系統(tǒng)集成技術(shù)研究[J];土木工程學(xué)報;2006年02期

4 歐進萍;重大工程結(jié)構(gòu)智能傳感網(wǎng)絡(luò)與健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J];中國科學(xué)基金;2005年01期

5 孫鴻敏,李宏男;土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究進展[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2003年03期

6 裴強,郭迅,張敏政;橋梁健康監(jiān)測及診斷研究綜述[J];地震工程與工程振動;2003年02期

7 謝強,薛松濤;土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究狀況與進展[J];中國科學(xué)基金;2001年05期

8 袁萬城,崔飛,張啟偉;橋梁健康監(jiān)測與狀態(tài)評估的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1999年02期

本文編號：2835096