基于Wav2vec2.0神经网络的轨道交通钢轨损伤压电阵列超声导波定位方法

鉴于普通超声波检测方法无法实现对轨道交通钢轨的长距离检测，基于超声导波的SHM (结构健康监测)技术难以从响应信号中提取损伤特征而影响损伤定位精度，提出了一种基于Wav2vec2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法对轨道交通钢轨损伤进行定位。基于压电阵列超声导波数据的特点，对该方法进行了简要介绍。搭建了钢轨损伤的超声导波检测系统，并利用该系统进行数据集的采集。采用ABAQUS有限元软件建立钢轨损伤超声导波检测三维有限元模型，并利用该模型进行数据集的采集。利用小波信号处理方法对超声导波试验信号进行重构，以达到信号去噪的目的；在仿真信号中加入随机噪声，将叠加随机噪声后的超声导波仿真信号作为补充数据集；通过计算模型中钢轨损伤定位的准确率和误差对模型的性能进行评估。结果表明，当迭代轮次达到第120次时，训练样本的准确率达到100%。利用基于Wav2vec 2.0神经网络的压电阵列超声导波定位方法可实现轨道交通钢轨损伤的准确定位。     

既有抗滑桩的损伤检测与补强加固技术

抗滑桩在滑坡治理工程中应用广泛,但在运营期间受各种不利因素的影响易产生损伤,对工程结构安全威胁较大。本文在对抗滑桩各种损伤作用机理分析的基础上,介绍了工程界常用的桩身损伤检测技术,推荐较精确实用的小应变与钻芯相结合的检测方法,并提出了抗滑桩的补强加固技术,对于充分利用既有工程结构、节约工程造价具有重要意义。     

基于Lamb波高阶JS散度的铝合金板损伤定征方法

针对高速列车车体铝合金构件疲劳损伤的在线检测问题，提出一种基于Lamb波时频高阶JS散度的铝合金裂纹损伤量化评估方法。采用基于相空间重构的奇异值分解方法对Lamb波传感信号进行噪声抑制，利用归一化窗S变换分析损伤信号的时频域瞬态能量分布特征。为了更深层次地揭示Lamb波损伤信号在时间维度与频率维度的非线性分布特性，提出信号时域与频域的n阶矩计算方法，采用损伤信号与无损信号间的时频高阶JS散度距离作为损伤指数对铝合金板的疲劳损伤进行量化评估，并分析高阶JS散度距离与铝合金板疲劳裂纹密度间的线性相关性。有限元仿真和铝合金板的疲劳损伤检测试验结果表明，本文提出的方法对铝合金薄壁件早期裂纹具有较高的敏感性，对疲劳裂纹损伤具有较好的量化表征能力。该方法无需进行Lamb波在复杂构件中传播机理分析与损伤波包识别，简单高效，可操作性强，在高速列车车体复杂结构损伤评估中具有较好的应用前景。     

基于竖向支座反力指标的连续梁桥损伤识别方法

本文的研究目的是为连续梁桥提供一种新的损伤识别方法。损伤引起的结构局部刚度变化与竖向反力变化之间的具体关系被建立了起来,成为新损伤识别方法的实施基础。利用两种加载工况下的测试结果,可以得到以小区间表示的损伤位置结果,进而利用检测设备的配合可确认真实损伤情形。方法的有效性得到了数值模拟算例和模型实验的验证。     

基于冲击弹性波的隧道衬砌混凝土强度检测技术研究和应用

铁路隧道衬砌混凝土强度主要检测方法存在精度差、对结构有损伤等问题,严重制约对衬砌质量的正确评估和控制。为此,研发了基于冲击弹性波的强度检测技术体系,包括技术原理、标定及检测方法、检测设备等,并在百余座铁路隧道开展验证和应用。结果表明,相对传统的回弹法等检测方法,该方法检测范围广,精度较高,可为铁路隧道衬砌混凝土强度提供有效检测。     

既有提梁机结构损伤识别方法研究

研究目的:针对大吨位提梁机表面锈蚀、焊缝或板材裂纹等结构损伤不易检测识别,极易引发安全事故这一问题,结合提梁机结构特点,本文利用ANSYS软件建立有限元模型,进行不同结构部位、不同损伤程度的仿真分析,研究结构损伤对结构动力特性和主梁挠度的影响规律,以探求提梁机结构损伤识别方法。研究结论:(1)利用动力特性的变化可以识别结构损伤的发生,但不能确定损伤位置;(2)提梁机结构型式的不同导致其振动模态发生变化,针对不同结构型式的提梁机,结构损伤引起的频率变化敏感阶次不同;(3)通过观察主梁挠度变化曲线可以识别主梁结构损伤,且能够确定单点损伤或多点损伤的损伤位置;(4)该研究成果可为既有提梁机的结构检测和状态评估提供理论参考。     

改善桥梁结构损伤识别系统的分析与思考

在分析桥梁结构损伤的类型及近年来发展的典型结构损伤识别方法的基础上,总结了桥梁结构损伤识别系统面临的瓶颈问题,在此基础上提出了一个基于传统有限元模型修正方法及人工神经元网络方法的改进桥梁损伤识别系统。     

混凝土损伤本构理论研究及其应用

目前所建立的砼损伤模型都有一个共同的不足之处即其所描述的损伤缺乏可加性，运用Ｂｒｏｂｅｒｇ损伤模型推导出了相关的损伤本构方程，这是一种可避免上述缺点的有效方法；提出了一种运用该理论对砼结构进行损伤有限元分析的方法。     

车轮踏面损伤状态的新评价方法

原采用的“加速度峰值评价法”因踏面损伤冲击波形与钢轨共振波形重叠而导致踏面损伤检测结果与实际损伤有较大误差，为了提高检测精度，在原检测法基础上开发成功了“频率特性修正处理法”和“实效值评价法”，在测定加速度峰值的基础上经频率特性修正处理和实效值评价，使检测精度得到显著提高，从而可以对各种车轮踏面损伤进行自动测定，根据上述原理制成的踏面损伤检测装置由加速度检测器，模拟滤波回路，频率特性修正回路，实效值计算回路，最大值检测回路，计算机及数据库组成，现已投入实际应用。     

小波变换在结构损伤识别中的应用研究

针对土木工程结构的复杂性和数据的不完备性，以小波分析为理论基础，结合多尺度分析理论和数值模拟，对结构损伤识别进行了研究。主要分析了结构动力参数在损伤后的变化特征，对单自由度框架的加速度信号进行小波分析，得到结构损伤的时刻；研究了利用空间域信息对结构损伤位置的识别问题，对带裂缝悬臂梁的变形曲线进行小波变换，判定了结构损伤位置。     

基于超声导波的结构损伤识别方法与技术研究

随着我国高速铁路行业的迅速发展,对车辆的安全运营提出了更高的挑战,为了满足高速列车运行参量和关键结构状态实时监测需求,文章介绍了一种可用于高速列车关键结构件疲劳损伤检测的超声导波监测系统。首先对超声导波疲劳损伤检测机理进行了数学分析;然后介绍了监测系统的整体设计思路,以及压电超声传感器、超声导波检测仪等重要组成部分的工作原理及特征参数;最后,通过仿真分析与疲劳加载试验,验证了超声导波损伤监测系统用于关键结构的损伤监测识别的有效性和准确性。     

火灾后铁路预应力混凝土箱梁运营性能评定

铁路混凝土桥梁火灾属于偶发特殊事件,但火灾极易对桥梁结构造成损伤,甚至影响线路正常运营。以一孔铁路桥预应力混凝土简支箱梁受火灾损伤为例,系统地介绍了火灾后混凝土结构物的评估方法,并根据梁体损伤检测评估结果和运营性能评定结果对结构进行了鉴定评级。该箱梁火灾后预应力钢铰线和混凝土性能没有受到明显影响,损伤鉴定为Ⅱb级;跨中动挠度、自振频率符合规范要求,进行局部修补和表面涂装防护即可。混凝土结构火灾后的评估方法对于铁路桥梁具有普遍意义,应根据铁路桥梁在结构、构造、运营等方面的特殊要求,借鉴国内外土建行业成熟做法,完善技术体系,为铁路桥梁养护维修提供更全面的技术支撑。     

基于模态应变能的结构损伤检测方法研究

针对单元模态应变能法诊断结构损伤时需要完备模态的缺点，本文提出仅用部分低阶模态确定结构损伤位置和程序的方法，通过考虑高阶模态的近似贡献，能够得到较满意的诊断精度，具有实际应用价值。     

国内外车轮踏面损伤检测技术综述

阐述了踏面损伤的危害及其原因，从静，动态检测两方面着重介绍了国内外车轮踏面损伤检测的技术状况，简述了相关检测装置的原理及功能。     

基于单元模态应变能法的桥梁结构损伤识别研究

桥梁结构损伤识别是对桥梁结构进行安全性评定的一个重要环节。本文首先根据桥梁结构损伤前后动力特性分析,导出由于单元损伤引起的结构模态振型的改变系数;然后,运用结构局部损伤因子法建立单元损伤敏感的指示因子,推导出单元损伤前后的单元模态应变能的变化,并对损伤单元与未损伤单元之间的关系进行了研究。最后,以单元模态应变能的变化率作为损伤定位的判别参数,对桥梁结构损伤定位的识别方法进行了研究,并以一座装配式预应力钢筋混凝土系杆拱桥作为工程实例,通过其在不同损伤情况下计算结果和实测结果的分析和讨论,说明该方法能够比较准确地对结构损伤进行定位识别,同时也证明本文研究方法的正确性和有效性。     

应用声发射技术研究车辆构件的疲劳断裂特性

声发射技术是根据材料或构件受力变形或断裂时发出的弹性波来判断其内部损伤程度的无损检测方法。它能连续检测结构内部损伤的全过程。本文介绍了声发射技术的特点和进行疲劳断裂监测的实验理论基础；并利用美国ＰＡＣ公司的ＬＯＣＡＮ３２０声发射仪测试４０号车轴钢疲劳裂纹扩展的声发射特性；最后对声发射技术在车辆构件疲劳断裂分析中的应用研究进行了探讨。     

桥梁工程基桩完整性检测的探讨

声波透射法与低应变反射波法是目前桥梁工程基桩完整性检测中常用的方法。根据两种检测方法现场比对试验的成果与分析，提出了保证检测质量与桥梁结构安全的合理化建议，以提高检测的准确性、互补性及应用范围，从而达到保证桥梁工程质量与结构安全之目的。     

结构智能健康诊断的理论与方法

对近20年来国际上在基于动力学参数的结构健康诊断方面的成就与问题进行了系统的回顾和总结，扩展了目前流行的一些结构健康诊断方法，建立了一系列新的结构健康诊断公式，从中发现：（1）结构的总体刚度矩阵[K]，模态特征值λj和模态振型[φ]j之间存在以下关系δλj=[φ]^Tj[δK][φ]j和δλj≤0。（2）对于损伤结构，[δφ]=0和｛δλ｝＝0同时发生的情况一定不存在。也就是说，结构损伤必然会在结构的内禀动力特征｛φ，λ｝上得到完整的反映，这一发现回答了人们长期以来的一项争论，即结构的内禀动力特征｛φ，λ｝是否足以作为结构损伤识别和定位的充分条件，答案是肯定的。（3）通常应变类结构动力学参数比位移类结构动力学参数对结构损伤更敏感。（4）利用多层前向人工神经网络的自组织学习功能和广义遗传算法的全局优化功能，设计一个基于广义遗传算法和人工神经网络的混合结构智能健康诊断演化系统是可行的，且该系统的知识库可实现自主进化。     

斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法

基于静力响应测试数据,结合正则化技术和假设检验,提出了测试数据不完整且存在观测噪声条件下斜拉桥结构损伤识别的概率可靠度法。采用正则化技术降低斜拉桥结构损伤识别问题的不适定性和求解困难,综合利用参数估计和数据摄动技术获得结构参数的统计特征,在此基础上根据假设检验识别损伤位置和损伤程度。以一斜拉桥结构的损伤识别仿真分析验证了方法的正确性和有效性。研究表明,所提出的方法能够在测试数据存在观测噪声的情况下准确识别损伤。     

基于Hilbert-Huang变换的桥梁损伤预警

基于结构损伤会引起结构状态微小突变理论,利用Hilbert-Huang变换(HHT)的时频分析特性,结合动力测试信号的Hilbert谱和分解后IMF分量中的突变点,判断结构发生损伤的时间,实现对结构的损伤预警。运用该方法对1座3跨钢桁梁进行的损伤预警数值分析结果表明,基于HHT的结构损伤预警方法能够从实测结构反应信号中提取出结构的动力特性与损伤信息,从而准确地预警桥梁结构损伤发生的时刻,且该方法可以面向实时数据,适合在役桥梁结构的健康监测。对该方法抗噪性的研究结果表明,其预警效果随着噪声水平的提高不断下降,但随着损伤程度的增加,该方法对噪声水平的敏感度有降低的趋势。