基于小波包能量曲率差的古木结构损伤识别-论文.pdf

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1、振动与冲击第33卷第7期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于小波包能量曲率差的古木结构损伤识别王鑫，胡卫兵，孟昭博(1．西安建筑科技大学土木工程学院，西安710055；2聊城大学建筑工程学院，山东聊城252000)摘要：以西安钟楼为工程依托，对随机激励作用下古木结构的损伤进行有限元模拟，把古木结构梁上各节点的加速度响应信号进行小波包分解，通过小波包能量曲率差对古木结构进行损伤定位。在无噪声干扰时，该指标对于古木结构的损伤定位比较敏感，可准确判定古木结构的损伤位置，该指标随损伤程度的加大而增大。该指标在高斯白噪声干扰下，当信噪

2、比SNR大于或等于4Odb时，能对古木结构的损伤进行准确定位，该指标具有一定的抗噪声干扰能力。随后得出了损伤指标和损伤程度之间的函数关系式，用其进行损伤程度的判断并验算其适用性，为研究环境激励下西安钟楼的损伤预警提供了理论依据。关键词：古木结构；有限元；损伤识别；小波包能量曲率差中图分类号：TU366．2文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．iVS．2014．07．025Damagedetectionofanancientwoodstructurebasedonwaveletpacketenergycurvaturedifere

3、nceWANGXin，HUWei—bing，MENGZhao—bo(1．SchoolofCivilEngineering，XihnUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China；2．SchoolofArchitecture&CivilEngineering，LiaoChengUniversity，LiaoChengShandong252000，China)Abstract：Ancientwoodstructuredamagewassimulatedwiththefiniteelem

4、entmethodundertheactionofrandomexcitationswithabackgroundofXi’anbelltower，thenodeaccelerationresponsesignalsonbeamsoftheancientwoodstructureweredecomposedwithwaveletpacket．Thewaveletpacketenergycurvaturedifferenceindexfortheancientwoodstructurewasproposedtodeterminethedamage

5、location．Theresultsshowedthattheindexissensitivetotheancientwoodstructure’Sdamageanditcanbeusedtoaccuratelydeterminethedamagelocationwithnonoiseintefence；whenSNRisbiggerorequalto40db，theindexcanbeusedtodeterminethedamagelocation，ithasacertainanti-noiseability．Thefunctionrela

6、tionbetweenthedamageindexandthedamagelevelwasobtainedtodeterminethedamagelevel，anditsapplicabilitywasverified．ThestudyresultsprovidedatheoreticalbasisfordamagewarningofXi’anbelltowerunderenvironmentexcitation．Keywords：ancientwoodstructure；finiteelement；damagedetection；wavele

7、tpacketenergycurvaturedifference我国是文明古国，古建筑是重要的历史文化遗产西安是西部发展重心，现代工业迅速发展，人口不断增组成部分，是中华民族的瑰宝。西安钟楼位于东、西、加，地面交通流量不断增大，为从根本上缓解地面交通南、北四条大街交汇处，是西安的标志性建筑，是国家压力，西安市规划建设6条地铁线路，总长达251．8重点保护文物。上世纪80年代地面交通引起的微幅km，钟楼四侧有四条隧道穿过，距离钟楼仅15m。对振动使钟楼二层地板上的展品发生移位，高台基的墙古木结构来说，交通环境振动是历经数百年古建木结体和木构架的横

8、梁裂缝不断扩展。虽然钟楼环道内侧构寿命新威胁，也是正常情况下经受的最严重的威胁，至高台基边缘的距离扩大到26．7m，车辆引起的振动长期的交通环境微振动