基于HHT的水泥混凝土路面脱空检测的试验模态分析研究

摘要

进入到21世纪以来,我国的交通建设取得了突飞猛进发展,特别是在公路建设领域已经创下新的里程。然而,水泥混凝土路面在使用过程中,由于车辆载荷的重复作用,在板角、接缝两侧会由于基层的塑性变形产生脱空,最终导致面板破坏。水泥混凝土路面脱空现象是大量存在的。路面脱空得不到及时的养护处理,会对国民经济造成很大损失,一定程度上还影响交通的正常运行。那么如何准确的测定脱空范围,及时采取有效的修复措施,对于提高水泥混凝土路面的使用价值、延长使用寿命、减少养护成本,具有重大的研究意义。
　　本文是基于试验模态分析的方法对水泥混凝土路面进行检测,利用 FFT和 HHT对振动信号进行处理分析。介绍了信号的处理流程和声振法的基本理论以及波动理论。基于 MATLAB软件对振动信号进行传统傅里叶变换频谱分析,来对水泥混凝土路面脱空状况进行判断。由于路面的不均质特性、脱空大小的不同以及外界环境因素的影响,这样会给实际的检测带来很多不确定因素,FFT振动信号处理的效果不是很明显。因此,介绍的新的信号处理方法HHT变换。这种方法首先对振动信号进行EMD分解,得到IMF分量和残余分量(),然后在对每一个IMF进行Hilbert谱分析,将得到每一个 IMF的 Hilbert谱进行组合得到信号边际谱,通过分析边际谱中特征参数,来对水泥混凝土路面脱空状况进行判定。
　　结合试验模态分析对试验数据进行实际的模拟,通过建立薄板实验模型,研究脱空薄板振动变化规律为实际水泥混凝土路面脱空检测提供理论支持。在 HHT边际谱的基础上提出了HHT三维显示图,更加有效地显示振动信号的振动状态。介绍了HHT变换处理振动信号在实际工程中的应用,通过分析数据检测这种方法的检测效率、实用性,使得在水泥混凝土路面脱空检测理论体系更加完善。

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第一章 绪 论

1.1 问题研究的背景

1.2水泥混凝土路面脱空检测技术的发展

1.3 本文研究的主要内容

1.4 论文结构安排

第二章 试验模态分析基本理论

2.1 试验模态分析的发展状况

2.2试验模态分析的理论基础

2.3模态薄板振动的理论分析

2.4 敲击信号对薄板振动变换规律

2.5 本章小结

第三章 振动信号的采集与处理

3.1 振动信号检测中的传输理论

3.2振动信号采集系统

3.3 振动信号处理软件平台

3.4 振动信号的端点检测

3.5 振动信号端点检测在VC++和MATLAB中实现

3.6本章小结

第四章 振动信号的特征参数提取方法

4.1 振动信号的时频分析

4.2 传统时变振动信号处理方法

4.3 振动信号的希尔伯特-黄变换

4.4 HHT变换处理振动信号的特点

4.5 本章小结

第五章 路面脱空方法的研究

5.1脱空薄板的试验模态分析

5.2 基于短时FFT变换的脱空信号判定

5.3基于HHT对脱空信号的判定

5.4 改进HHT变换的三维时频谱显示

5.5结合HHT对路面脱空检测进行应用

5.6 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢