山地城镇建设安全与防灾协同创新专著系列 支挡结构损伤识别与预警作者: 陈建功,许明,吴曙光 著 出版时间: 2017年版内容简介 本书介绍了支挡结构损伤识别与预警的理论和方法。全书共分为13章,分别为:绪论;模态分析基本理论;模态分析基本理论;支挡结构模态测试技术;支挡结构动态信号后处理技术研究;支挡结构试验模态参数识别技术;支挡结构数值模态分析技术;基于模态参数的支挡结构损伤识别;支挡结构动测信号的时频分析;支挡结构动力响应的能量谱分析;支挡结构系统损伤预警方法;环境激励下的支挡结构损伤预警方法;支挡结构健康诊断仪的硬件设计;支挡结构健康诊断仪软件开发。目录1 绪论1.1 支挡结构健康监测的意义1.2 结构损伤诊断的研究与应用1.2.1 结构损伤诊断概述1.2.2 基于频率的损伤识别技术1.2.3 基于振型的损伤识别技术1.2.4 基于遗传算法的损伤识别技术1.2.5 基于小波分析的结构损伤识别技术1.3 远程监控系统研究现状2 模态分析基本理论2.1 振动结构的物理参数模型2.2 振动结构系统的实模态分析2.2.1 无阻尼系统的模态分析2.2.2 比例阻尼系统2.3 -般阻尼系统的复模态分析2.3.1 单自由度系统2.3.2 多自由度系统2.4 模态分析的拉氏变换方法2.4.1 传递函数与频响函数2.4.2 频响函数的物理意义2.4.3 系统频响函数与模态参数的关系2.4.4 脉冲响应函数2.4.5 频响函数的模态展式3 支挡结构模态测试技术3.1 概述3.2 激励方式与装置3.2.1 激励方式3.2.2 激励装置3.2.3 激励信号3.3 时间历程测试技术.3.3.1 振动信号测量3.3.2 数据采集系统3.3.3 传感器布置原则3.3.4 混频现象的控制3.4 冲击试验3.4.1 单次冲击激励力谱.3.4.2 随机冲击激励力谱3.4.3 DFC-2高弹性聚能力锤性能及控制技术3.4.4 冲击试验中应注意的问题3.5 支挡结构实验模态预实验分析3.5.1 传感器的优化配置3.5.2 实验激励点和响应点的选取步骤及结果3.6 支挡结构模态试验3.6.1 悬臂板式挡墙模态试验3.6.2 现场支挡结构模态试验4 支挡结构动态信号后处理技术4.1 引言4.1.1 模拟信号的离散化4.1.2 混频效应、时域和频域采样定理4.1.3 泄漏和窗函数4.2 动测信号的预处理方法4.2.1 消除多项式趋势项4.2.2 采样数据的平滑处理4.3 动测信号的频域处理方法4.3.1 傅里叶变换4.3.2 选带分析技术4.3.3 随机振动信号的频谱处理技术4.3.4 平均技术4.4 动测信号的时域处理方法4.4.1 数字滤波4.4.2 振动信号的积分和微分变换4.4.3 随机振动信号时域处理方法5 支挡结构模态参数识别技术5.1 模态参数识别的概念5.2 模态参数识别方法分类5.2.1 按处理各阶模态耦合所采用的方法分类5.2.2 按模态参数识别手段分类5.2.3 按输入输出数目分类5.2.4 按识别域分类5.2.5 按工作状态分类5.3 EMA(试验模态参数)频率识别方法5.3.1 传递函数分析5.3.2 变时基频响函数分析5.3.3 导纳圆拟合法5.3.4 最小二乘迭代法5.3.5 加权最小二乘迭代法5.3.6 有理分式多项式方法5.3.7 正交多项式方法5.3.8 频域模态参数识别方法比较5.4 EMA时域识别方法5.4.1 ITD方法5.4.2 STD方法5.4.3 复指数法5.4.4 ARMA模型时间序列分析法5.4.5 时域模态参数识别方法比较5.5 整体识别方法5.5.1 整体正交多项式法5.5.2 特征系统实现法5.5.3 悬臂板式挡墙模态实验分析结果5.5.4 现场悬臂式挡土墙模态试验分析成果6 支挡结构数值模态分析技术6.1 支挡结构系统低应变动力响应数值模拟6.1.1 支挡结构结构系统低应变动力响应的有限元分析方法6.1.2 支挡结构系统低应变动力响应的三维有限元模拟6.2 支挡结构系统简化动测数值模型6.2.1 模型基本假定6.2.2 土体附加参数理论分析6.3 参数识别的有限元优化设计6.3.1 优化设计的数学模型6.3.2 优化设计的基本概念6.3.3 有限元优化技术6.3.4 收敛准则6.3.5 土体附加参数识别步骤6.4 土体附加参数识别结果分析6.4.1 结果对比分析6.4.2 阻尼影响分析7 基于模态参数的支挡结构损伤识别7.1 支挡结构损伤识别指标7.1.1 模态平均曲率差MMCD7.1.2 柔度差平均曲率FDMC7.1.3 损伤程度识别7.1.4 算例分析7.2 支挡结构系统损伤识别的改进多种群遗传算法7.2.1 改进多种群遗传算法7.2.2 整体损伤识别方法7.2.3 分区损伤识别方法8 支挡结构动测信号的时频分析8.1 支挡结构动测信号号一般时频分析8.1.1 支挡结构系统动测信号的短时傅里叶变换8.1.2 支挡结构系统动测信号的Wigner-Ville分布8.2 支挡结构系统动测信号的小波分析8.2.1 小波变换的基本原理8.2.2 多分辨率分析与Mallat算法8.2.3 小波包分析9 支挡结构动力响应的能量谱分析9.1 支挡结构系统的多尺度损伤分析原理9.1.1 结构动力系统描述9.1.2 信号的多尺度表示及FOWPT算法9.1.3 结构动力系统的多尺度描述9.1.4 结构动力系统的多尺度损伤分析9.1.5 结构动力系统多尺度分解的噪声鲁棒性分析9.2 基于能量谱的支挡结构多尺度损伤分析9.2.1 基于分解系数的能量谱小波包子带能量谱9.2.2 基于分解系数的小波包时频能量谱9.2.3 基于节点能量的小波包子带能量谱9.2.4 基于节点能量的小波包时频能量谱10 支挡结构系统损伤预警方法10.1 支挡结构动力响应的小波包能量谱的计算方法10.1.1 小波函数的选择10.1.2 小波包分解层次的选择10.2 基于小波包能量谱的支挡结构损伤预警方法10.2.1 结构特征向量和特征频带(时频带)的构建10.2.2 基于损伤特征向量的支挡结构损伤特征指标10.2.3 支挡结构损伤预警指标的选择10.2.4 基于时频特征向量的损伤预警指标的预警效果11 环境境励下的支挡结构损伤预警方法11.1 NExT自然激励响应法11.2 虚拟脉冲响应函数法12 支挡结构健康诊断仪的硬件设计12.1 支挡结构健康诊断仪硬件系统组成12.1.1 无线加速度传感器节点12.1.2 下位机12.1.3 上位机12.2 ZigBee技术及其协议标准12.2.1 ZigBee技术发展概况12.2.2 ZigBee技术特点12.2.3 ZigBee与其他短距离无线通信技术的比较12.2.4 ZigBee数据采集系统采集数据的原理12.3 无线加速度传感器节点硬件设计12.3.1 无线加速度传感器的工作原理12.3.2 加速度传感器的选择12.3.3 无线ZigBee模块12.3.4 ZigBee射频模块12.3.5 电源模块12.3.6 其他外围电路12.3.7 外接941B型振动传感器12.4 下位机、上位机硬件设计12.4.1 下位机12.4.2 上位机12.5 太阳能充电控制系统13 支挡结构健康诊断仪软件开发13.1 IAR软件开发环境13.2 ZigBee协议栈实现13.2.1 Z-Stack协议栈源程序13.2.2 ZigBee星型网的组网设计与实现13.3 数据采集系统的软件设计13.3.1 终端节点数据采集的软件程序13.3.2 协调器软件13.3.3 工控机软件13.4 建立下位机与上位机的联系13.4.1 下位机工控机的设置13.4.2 MR-900E(3G路由器)设置13.4.3 上位机设置13.4.4 数据共享13.5 上位机的软件13.5.1 动测信号传统分析13.5.2 支挡结构损伤预警系统软件参考文献 上一篇: 山地城市空间演化与城市生态环境 吕志强,代富强 著 2017年版 下一篇: 施工安全技术与管理 宋建学 主编 2015年版