文档介绍：南京工业大学
硕士学位论文
基于HHT的混凝土结构地震损伤识别方法
姓名:张永利
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:李鸿晶
20060601
硕士学位论文
摘要
本文围绕新生的信号处理方法希尔伯特-黄变换,对其理论存在的问题及在
线性结构模态参数识别和地震损伤识别中的应用进行了研究与探讨。
1998 年,美国国家宇航局的 N. E. Huang 等人提出了一种称为 Hilbert-Huang
变换(HHT)的新的信号处理方法,该方法的主要创新是固有模态(以 Intrinsic Mode
Function 或 IMF 表示)概念的提出和经验筛法(以 Empirical Mode position
或 EMD 表示)的引入。相比傅立叶谱和小波谱,Hilbert 谱对信号的瞬时频率和
瞬时振幅都进行了确切的描述,具有更高的分辨率。HHT 刚提出不久,其理论
本身还存在不少问题,如包络线和均值曲线的拟合、边界效应和模态混叠等问题。
就其曲线拟合和边界效应问题,本文提出了分段二次抛物样条插值法和拟正弦边
界延拓法,并通过仿真试验验证了其可行性和优越性。同时,本文就 EMD 在滤
波去噪中的应用也进行了数值验算,分析了 EMD 去噪法的有效性。
HHT 一经提出便迅速在多个领域得到有效应用,在模态参数识别领域,目
前,学者已提出两种方法:HHT 结合 RDT 法识别线性结构的模态参数和 HHT
结合 NExT 法识别线性结构的模态参数。本文在第三章阐述了这两种方法的基本
原理,并结合数值算例,总结了两种方法的优缺点。本文在第四章,应用前面的
研究成果处理喜来登环球旅馆在 1994 年美录,识
别了结构的时变特性及强震后的频率、阻尼比和振型等模态参数。在第五章,由
第四章识别出的部分楼层的一阶振型值,利用曲线拟合法获得完整的一阶振型,
根据推导出的剪切型结构层间刚度计算公式,估算出了结构强震后的层间刚度,
再借助地震损伤评估模型评定结构各楼层震后的损伤程度,并通过简化的结构模
型计算其地震反应。将计算结果与强震记录进行对比,对比表明,两者基本一致,
说明识别出的结构参数是准确的,HHT 能有效地应用于地震损伤识别领域。
本文最后总结了论文的主要工作和结论,并基于作者的研究,指出了有待于
进一步研究和探讨的工作。
关键词 HHT; 固有模态函数; Hilbert 谱; 模态参数识别; 时变特性; 地震损伤
I
摘要
ABSTRACT
Based on the new-emerging signal processing method, Hilbert-Huang
Transformation (HHT), this paper focuses on the research and discussion of some
problems of HHT and application of HHT in identification for linear structure modal
parameters and seismic damage.
In 1998, Doctor Huang of National Aeronautics and Space Administration
(NASA) put forward Hilbert-Huang Transform (HHT), a new signal processing
method. The main innovations embodied in this method are the present of the concept
of the Intrinsic Mode Function (IMF) and introduction of the method of Empirical
Mode position (EMD). Hilbert spectrum gives precise description of
instantaneous frequency and amplitude, embodies higher pared with
Fourier spectrum and Wavelet spectrum. HHT has not been put forward for long time,
so it contains some theoretical problems, such as envelop and mean curve