小波域多尺度动力分析诊断结构损伤关键理论与方法

现有小波变换一般用作结构损伤诊断动力响应的信号分析工具，本质上属于小波变换与结构动力学的机械结合。这种结合与"傅立叶变换-结构动力学深度融合产生模态分析理论"相比，是浅层次的，难以引发实质创新性成果。项目从小波变换的积分变换特性切入，在数理层面上探索小波变换与结构动力学的有机融合，建立结构损伤的多尺度动力模型。在此基础上，着力提升曲率/应变能振型等典型损伤特征量，提出多尺度曲率/应变能损伤特征量；更新线性模态分析理论，提出复小波域非线性模态分析损伤诊断理论；扩展模态振型，提出多频点挠曲形状承载损伤信息的多尺度全谱损伤诊断理论。以理论为依托，建立结构损伤多尺度动力诊断方法体系。另外，开展以智能材料-激光测振仪为传感系统的物理模型实验检验理论与方法。突破信号分析范畴，在小波变换-结构动力学的实质融合中,实现结构损伤诊断理论与方法的基端创新，为应用技术提供源头性科学依据，是项目的显著特色。

现有小波变换一般用作结构损伤诊断动力响应的信号分析工具，本质上属于小波变换与结构动力学的机械结合。这种结合与“傅立叶变换-结构动力学深度融合产生模态分析理论”相比，是浅层次的，难以引发实质创新性成果。在这一背景下，该项目：A、建立了含损伤结构的多尺度振动模型。多尺度动力平衡方程突破了传统动力平衡力学体系, 建立了动力荷载下表征结构局部损伤动力行为的新机制；B、将曲率振型提升为多精度曲率振型。多精度曲率振型克服了传统曲率振型抗噪性弱的先天缺陷，适应于在低信噪比条件下表征结构的局部损伤；C、提出了多尺度剪应变梯度损伤特征量。多尺度剪应变梯度中的尺度参数连续变化，可以实现在多尺度空间下对高噪声的自适应和对开裂损伤的精确检测。多尺度剪应变梯度拓展了传统剪应变的物理内涵，构成刻画局部界面开裂损伤的新颖的物理量。D、提出用频点挠曲形状泛化振型的结构损伤诊断方法。对于多个频点的挠曲振型集合，引入数据融合提取“多尺度-多频点”综合损伤特征，具有在高噪环境中揭示弱损伤的能力。发表SCI论文15篇、会议论文21篇。已有若干成果申请专利用于发展结构损伤诊断技术。2015年获欧盟颁发的“欧盟－中国杰出科技合作创新奖”（排名1）；2013年教育部自然科学二等奖，“结构损伤动力诊断基本理论与方法”，排名第一；2015年教育部自然科学二等奖，“结构损伤多尺度辨识关键理论”，排名第一。