基于变分模态分解的结构裂纹识别

作者：杨启航; 李林安^*; 李利青; 米少瑄

来源：应用数学和力学, 2022, 43(12): 1324-1335.

• 变分模态分解
• 加速度响应
• 裂纹识别
• 车轮荷载

为完善桥梁损伤检测方法，进一步提高桥梁损伤识别的精度，以动载作用下带裂纹简支梁模型为研究对象，提出了一种不基于完整有限元模型的裂纹检测方法.该方法在不阻塞交通的前提下，仅需对简支梁跨中加速度响应进行分析处理，减少了实际工程中传感器的装卸及维护工作.同时，基于该模型推导出了简支裂纹梁跨中加速度解析式.在理论推导的支撑下，利用变分模态分解和Hilbert变换构造出了瞬时能量和均值能量差，这两个裂纹识别指标能够有效地识别出裂纹深度占比为5%的小裂纹.基于此，开展了不同轮载大小、环境噪声以及损伤程度对检测结果影响的研究.结果表明：(1)瞬时频率对裂纹位置具有较好的识别效果；(2)均值能量差对不同裂纹深度占比以及轮载大小具有一定的敏感度；(3)该方法具有较强的噪声鲁棒性.

• 单位
  天津大学