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基于三角小波的弹性薄板高精度分析方法

计算力学学报 2012年第5期29卷 710-715页

作者：贺文宇任伟新中南大学土木工程学院

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法—升阶... 详细信息

采用同时具有三角函数良好逼近特性和小波多分辨率与局部特性的Hermite插值型三角小波,基于二维张量积三角小波,推导了求解各种不同边界条件下的矩形弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题的统一列式,同时给出了两种提高计算精度的方法—升阶法和多分辨率法。数值算例表明,三角小波法求解弹性薄板的弯曲、振动和屈曲问题时,能方便地处理各类边界条件,计算效果良好;自振特性分析更具优势,升阶法和多分辨率法能有效地提高分析精度。

关键词：三角小波弹性薄板统一列式升阶多分辨率

基于小波有限元的车辆-轨道-桥梁系统竖向振动分析

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计算力学学报 2012年第5期29卷 687-692页

作者：肖祥任伟新贺文宇武汉理工大学交通学院武汉430067 中南大学土木建筑学院长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室长沙410075

基于小波有限元建立了车辆-轨道-桥梁系统竖向运动方程。将车辆、轨道和桥梁作为一个整体系统,钢轨和桥梁采用区间B样条小波单元离散,钢轨与桥梁之间的钢轨基础采用均布的弹簧和阻尼模拟,采用虚功原理建立了基于小波有限元的四轴车辆-轨... 详细信息

基于小波有限元建立了车辆-轨道-桥梁系统竖向运动方程。将车辆、轨道和桥梁作为一个整体系统,钢轨和桥梁采用区间B样条小波单元离散,钢轨与桥梁之间的钢轨基础采用均布的弹簧和阻尼模拟,采用虚功原理建立了基于小波有限元的四轴车辆-轨道-桥梁竖向振动分析模型。结果表明,采用区间B样条小波单元可较大程度上减小系统的自由度数,缩减计算量,节省计算时间。

关键词：车-线-桥耦合运动方程区间B样条小波有限元法

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基于间接法识别的桥梁振型的损伤定位方法

振动与冲击 2018年第24期37卷 13-17页

作者：贺文宇何健任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院

基于模态振型曲率变化的损伤定位法具有原理简单、结果直观、效率较高的优点,但其对高空间分辨率和基准振型的需求及中心差分法导致的低抗噪性,极大的限制了其应用范围。提出了一种基于间接法识别的桥梁振型的损伤定位指标。利用希尔伯... 详细信息

基于模态振型曲率变化的损伤定位法具有原理简单、结果直观、效率较高的优点,但其对高空间分辨率和基准振型的需求及中心差分法导致的低抗噪性,极大的限制了其应用范围。提出了一种基于间接法识别的桥梁振型的损伤定位指标。利用希尔伯特变换从移动车辆响应中提取出高空间分辨率的损伤桥梁振型;采用区域振型曲率替代传统的振型曲率,多项式拟合估计未损桥梁的振型信息,综合有损与无损的区域振型曲率定义损伤定位指标;通过数值算例验证了所提出指标的有效性,并探讨了测试噪声、路面粗糙度等对定位精度的影响。

关键词：损伤定位间接法振型高空间分辨率

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基于小波形函数的动态荷载识别方法

振动与冲击 2019年第8期38卷 9-13页

作者：贺文宇汪洋任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009

基于形函数和时域反卷积法的动态荷载识别方法能有效减少待求量数目和提高识别效率;为实现识别精度与效率之间的平衡,提出了一种基于多尺度小波形函数和时域反卷积的动态荷载识别方法。在时域内动态荷载进行离散化处理,并以小波尺度函... 详细信息

基于形函数和时域反卷积法的动态荷载识别方法能有效减少待求量数目和提高识别效率;为实现识别精度与效率之间的平衡,提出了一种基于多尺度小波形函数和时域反卷积的动态荷载识别方法。在时域内动态荷载进行离散化处理,并以小波尺度函数在时域单元内近似地逼近动态荷载,进一步组集所有时域单元小波形函数的动力响应,建立基于小波形函数的荷载-响应矩阵,识别结构动态荷载。通过提升小波尺度来提升荷载-响应矩阵尺度,提高动态荷载识别精度。采用悬臂梁和单层框架的数值算例验证了该方法的可行性。

关键词：小波形函数动态荷载多尺度

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基于车辆静置的桥梁模态参数识别方法

土木工程学报 2023年第6期56卷 52-62页

作者：贺文宇李祎琳任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院合肥工业大学安徽省基础设施安全检测与监测工程实验室深圳大学

针对传统工作模态参数识别中存在的振型难以质量归一化和传感器数量多，“移动车辆扫描法”存在对路面不平顺过于敏感和振型难以质量归一化等问题，提出一种采用少量传感器且对路面不平顺不敏感的桥梁模态参数(频率和质量归一化振型)识... 详细信息

针对传统工作模态参数识别中存在的振型难以质量归一化和传感器数量多，“移动车辆扫描法”存在对路面不平顺过于敏感和振型难以质量归一化等问题，提出一种采用少量传感器且对路面不平顺不敏感的桥梁模态参数(频率和质量归一化振型)识别方法。该方法将车辆停靠于选定位置，形成静置车辆-桥梁系统，测试系统频率；测完后移动车辆至下一位置，重新停靠后测试频率，以此类推，“随停随测，即测即走”,通过系列系统频率识别模态参数，因此称之为基于车辆静置的模态参数识别。首先，采用数值算例展示静置车辆-桥梁系统频率随着车辆静置位置的变化而变化的现象；其次，通过理论推导揭示静置车辆-桥梁系统频率演化与桥梁模态参数之间的物理关系；然后，提出通过测试系列静置车辆-桥梁系统频率来识别桥梁模态参数的流程并予以验证；最后，系统讨论车/桥质量比和车辆刚度等因素的影响。结果表明：提出的方法化振型识别为频率识别，只需少量加速度传感器，便能快速识别桥梁质量归一化振型。

关键词：桥梁工程参数识别车辆静置空间分辨率路面不平顺

环境激励下移动车辆对桥梁模态参数识别的影响研究

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振动与冲击 2021年第3期40卷 48-53页

作者：贺文宇丁绪聪任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省基础设施安全检测与监测工程实验室合肥230009

基于环境激励的模态参数识别方法在桥梁健康监测领域应用广泛,所识别桥梁的模态参数的变化常用来进行损伤识别。然而在模态参数识别过程中,移动车辆本身具有的质量属性被忽视,仅被当作为环境激励的一部分。桥梁损伤导致的模态参数变化... 详细信息

基于环境激励的模态参数识别方法在桥梁健康监测领域应用广泛,所识别桥梁的模态参数的变化常用来进行损伤识别。然而在模态参数识别过程中,移动车辆本身具有的质量属性被忽视,仅被当作为环境激励的一部分。桥梁损伤导致的模态参数变化将被移动车辆所引起的变化掩盖,影响后续损伤识别的效果。以随机子空间法为例,研究环境激励下的模态参数识别方法识别的桥梁模态参数的变异情况,并对比桥梁局部损伤导致的桥梁模态参数的变化量,结果表明局部损伤和移动车辆都会造成频率减小和振型改变,因此在实际模态测试中需要考虑移动车辆作用并剔除其影响。

关键词：模态参数识别移动车辆桥梁损伤随机子空间法环境激励

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斜拉索倾角对振动法测索力的精度影响

振动．测试与诊断 2021年第4期41卷 792-796,836页

作者：贺文宇孟凡成任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 安徽省基础设施安全检测与监测工程实验室合肥230009 深圳大学土木与交通工程学院深圳518060

现有的基于振动的索力测试方法在推导过程中,多以水平索为模型,未考虑斜拉索倾角对索力识别精度的影响。为了分析倾角对振动法测索力的精度影响,以两端固支索为例,采用有限差分法求解索的模态参数,并由迭代法识别索力,研究倾角对索的模... 详细信息

现有的基于振动的索力测试方法在推导过程中,多以水平索为模型,未考虑斜拉索倾角对索力识别精度的影响。为了分析倾角对振动法测索力的精度影响,以两端固支索为例,采用有限差分法求解索的模态参数,并由迭代法识别索力,研究倾角对索的模态参数和索力识别精度的影响。结果表明,采用第1阶频率识别小垂度索的索力,与采用第1阶或第2阶频率识别大垂度索的索力时,不考虑倾角的影响,索力识别的误差很大。

关键词：索力倾角振动法有限差分法迭代法

基于声发射信号时频图深度学习的桥梁钢桁架焊接节点损伤程度识别

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振动与冲击 2024年第1期43卷 107-115,122页

作者：李丹沈鹏贺文宇向抒林合肥工业大学土木与水利工程学院合肥230009 东南大学土木工程学院南京211189 合肥通用机械研究院有限公司合肥230031

针对桥梁钢桁架疲劳损伤识别难度大、精度低的现状,提出基于声发射信号时频分析与深度学习的钢桁架焊接节点损伤程度识别方法。对桁架节点在桥梁运营状态下产生的声发射信号进行小波变换,表征不同损伤程度信号的时频能量分布模式,然后... 详细信息

针对桥梁钢桁架疲劳损伤识别难度大、精度低的现状,提出基于声发射信号时频分析与深度学习的钢桁架焊接节点损伤程度识别方法。对桁架节点在桥梁运营状态下产生的声发射信号进行小波变换,表征不同损伤程度信号的时频能量分布模式,然后建立卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型对时频图进行损伤特征提取,并通过迁移学习思想提升模型的训练效率和学习能力,从而实现桁架焊接节点严重损伤、轻微损伤和噪声工况的准确识别。进一步对模型各卷积层激活区域进行可视化分析,解剖模型的损伤特征学习过程及分类逻辑。某悬索桥中央纵向腹板钢桁架焊接节点现场试验结果表明:相较于利用时域波形进行特征学习的一维卷积神经网络模型,时频图包含了更丰富的损伤信息,所建立的二维卷积神经网络模型对钢桁架焊接节点三种损伤程度的识别准确率超过94%,具有更强鲁棒性和实际应用价值。

关键词：钢桁架焊接节点损伤程度声发射(AE) 时频分析深度学习

基于车致桥梁响应和L1正则化的损伤识别研究

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中国公路学报 2021年第4期34卷 61-70页

作者：贺文宇武骥元任伟新合肥工业大学土木与水利工程学院安徽省基础设施安全检测与监测工程实验室深圳大学土木与交通工程学院

桥梁损伤识别是典型的反问题,通常需采用正则化手段求解。基于L1正则化的损伤识别方法能很好地利用损伤所具有的稀疏性,在桥梁监测领域得到了广泛的应用。此类方法通常利用频率和振型的变化作为判断损伤的依据,然而实际测试中可获得的... 详细信息

桥梁损伤识别是典型的反问题,通常需采用正则化手段求解。基于L1正则化的损伤识别方法能很好地利用损伤所具有的稀疏性,在桥梁监测领域得到了广泛的应用。此类方法通常利用频率和振型的变化作为判断损伤的依据,然而实际测试中可获得的频率阶数有限、振型测试精度低,严重影响其效果。采用移动荷载激励下的桥梁动力响应,提出一种基于有限元模型修正技术和L1正则化的损伤识别方法。首先,采用数值算例系统比较局部损伤导致的桥梁频率变化与车致桥梁动力位移-时间曲线面积变化情况,结果表明相比于频率变化,车致桥梁动力位移-时间曲线面积的变化更适合用于损伤识别。其次,提出基于有限元模型修正技术和L1正则化的桥梁损伤识别方法。将桥梁有限元模型中的单元刚度折减因子作为待修正参数,以模型计算和实测车致桥梁动力位移-时间曲线面积的差值最小为目标函数,并引入L1正则化优化求解,识别桥梁损伤。然后,采用包含单损伤和双损伤工况的简支梁和连续梁数值算例,验证所提方法的有效性,并分析测试噪音、移动荷载速度不均匀和桥梁刚度分布不均匀对识别结果的影响。最后,制作移动车辆和简支梁桥的试验模型,进行移动荷载试验。研究结果表明:提出的损伤识别方法能够较准确地识别桥梁单损伤的位置和程度,但随着损伤数目的增多,其有效性有所下降。

关键词：桥梁工程损伤识别 L1正则化移动荷载模型修正