学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

HHT在结构健康监测中的应用研究

作　者: 张磊涛
导　师: 李剑敏；陈换过
学　校: 浙江理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 结构健康监测技术 希尔伯特黄变换 端点效应 端点筛选法 损伤特征量
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 120次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


结构健康监测系统广泛地应用在现代社会中的飞行器、桥梁、海洋平台等大型复杂结构中,基于振动的损伤检测技术是结构健康监测系统中重要的检测方法。基于结构振动特性的结构损伤检测方法面临几个瓶颈问题,一是如何从结构动响应中提取对损伤敏感的损伤特征数据,二是如何降低噪声对损伤特征数据的干扰。本文的工作重点是从结构的动响应信号中构造和提取对结构损伤敏感、抗干扰性强的结构损伤特征信息。提出了一种改进Hilbert-Huang变换的方法,用于处理结构动响应数据并提取结构损伤特征信息,形成了一套基于改进Hilbert-Huang变换的复杂结构损伤特征量提取方法,使损伤特征量对损伤敏感度有了显著提高。论文的主要工作如下:首先,分析了Hilbert-Huang变换原理和经验模态分解产生端点效应的原因,提出了一种改进其分解精度的新方法—端点筛选法,避免了以前方法中对复杂信号“强加”或预测端点的弊端,对信号端点处极点可能存在的位置进行逐个判断和筛选,设置候选端点个数和表征端点效应的量—端点效应量,控制端点判断和筛选结果,保证找到最优的固有模态函数;提出用端点延拓法消除Hilbert变换中产生的能量泄露现象。其次,建立了完好和几种损伤下的机翼盒段结构有限元模型,进行了方波电信号激励下的机翼盒段模型瞬态分析,并获取其动响应信号。最后,用改进的Hilbert-Huang变换方法对其进行了处理,以对损伤敏感的瞬时频率为损伤特征量,计算出了机翼盒段模型损伤前后损伤特征量的相对变化量,找出了结构在特定损伤情况下,损伤与损伤特征量之间的映射关系,最后讨论了噪声对损伤特征量的影响。分析结果表明,瞬时频率作为损伤特征量对小损伤具有良好的敏感性,其在1%左右的噪声水平下具有较好的抗干扰能力。运用人工神经网络的模式分类功能可以建立各种损伤情况下结构的损伤特征参数与损伤状态之间稳定的映射关系,为实现复杂结构损伤的在线监测打下基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 结构健康监测技术综述  9-14
    1.1.1 选题背景  9
    1.1.2 飞行器结构健康监测研究现状  9-11
    1.1.3 结构损伤检测技术分类  11-14
  1.2 基于HHT 的结构健康监测技术研究现状  14-16
    1.2.1 HHT 的研究现状  14-15
    1.2.2 HHT 在结构健康监测中的研究现状  15-16
  1.3 本文主要研究内容  16-18
    1.3.1 论文立项依据  16-17
    1.3.2 论文的主要安排和创新点  17-18
  1.4 本章小结  18-19
第二章 结构损伤检测技术的相关理论  19-30
  2.1 结构损伤检测的动力学原理  19-20
  2.2 复合材料结构的损伤机理  20-22
  2.3 PZT 作动器和传感器  22-26
    2.3.1 压电作动器的输入方程  24-25
    2.3.2 压电传感器的输出方程  25-26
  2.4 有限元数值模拟  26-29
    2.4.1 有限元方法  26-27
    2.4.2 复合材料有限元模拟  27-28
    2.4.3 压电片有限元模拟  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 HHT 理论及其改进方法  30-47
  3.1 Hilbert-Huang Transform  30-35
    3.1.1 瞬时频率  30-31
    3.1.2 EMD 原理和Hilbert 谱  31-34
    3.1.3 端点效应问题  34-35
  3.2 抑制端点效应的方法  35-38
    3.2.1 端点对称延拓法  35-37
    3.2.2 直线预测法  37-38
  3.3 端点筛选法  38-42
    3.3.1 划分候选端点  40
    3.3.2 表征端点效应  40-42
    3.3.3 设定判断尺度  42
    3.3.4 关于精度和速度  42
  3.4 Hilbert 变换中的端点效应  42-44
  3.5 算例验证  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第四章 基于HHT 的机翼盒段模型损伤检测研究  47-57
  4.1 战机机翼盒段有限元模型  47-49
    4.1.1 机翼结构简介  47-48
    4.1.2 机翼盒段有限元模型  48-49
  4.2 损伤特征量提取  49-56
    4.2.1 结构损伤特征量的定义  49-50
    4.2.2 损伤特征量提取  50-54
    4.2.3 噪声的影响  54-56
  4.3 本章小结  56-57
第五章 总结与展望  57-59
  5.1 论文工作总结  57-58
  5.2 今后工作的展望  58-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表的学术论文  65

相似论文

  1. 基于FPGA的电力系统谐波检测系统的研究与设计,TM935
  2. AT供电方式牵引网故障定位,TM922.3
  3. 基于希尔伯特-黄变换的高压输电线路行波故障测距研究,TM762.25
  4. 智能电子听诊器设计与实现,R540.4
  5. 智能下肢假肢的多运动模式自适应控制,TP273.2
  6. 抑制EMD端点效应方法的研究,TN911.7
  7. 小波分析方法和HHT法在友谊隧道爆破振动信号分析中的研究与应用,TN911.6
  8. 基于GIS的流域水文数据的时空分析,P333
  9. 基于Hilbert-Huang变换的绝缘子泄漏电流信号分析,TM216
  10. 基于Hilbert-Huang变换的滚动轴承故障诊断方法研究,TH165.3
  11. 基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析,TN911.7
  12. 基于HHT算法的定时抖动研究,TN914
  13. HHT中EMD方法正交性的研究,TN911.7
  14. HHT端点问题抑制方法的研究,TN911.7
  15. 基于改进的EMD算法的绝缘子泄漏电流数据分析,TM216
  16. HHT算法及其在电力系统中的应用研究,TM711
  17. 不同压力下轴压柱的动力学建模与边界识别研究,TU311.3
  18. 基于HHT和决策树的滚动轴承故障诊断研究,TH165.3
  19. 基于弱信号特征提取的早期诊断方法及其应用研究,TH165.3
  20. 基于GPRS和EMD的嵌入式桥梁裂缝远程监测系统研究,TP274
  21. 基于超声TOFD-LWE检测方法的缺陷识别与研究,TP274.53

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
© 2012 www.xueweilunwen.com