模拟环境激励下钢管混凝土拱桥模态分析

针对一钢管混凝土拱桥,通过白噪声信号模拟环境激励,结合随机子空间法获得拱桥模态参数,并和峰值法进行对比,说明环境激励下随机子空间法不仅能识别出结构的模态频率和阻尼比,也能准确提取结构的模态振型,适合大型复杂结构的模态分析。     

基于随机子空间法的城市桥梁模态参数识别研究与程序开发

近年来,在桥梁结构安全性状鉴定研究中,基于环境激励的随机子空间模态分析法(SSI)研究较多。论文在城市桥梁模态参数识别中应用随机子空间算法(SSI),基于SSI理论采用Matlab软件开发出工程结构模态分析软件(MAES);以有限元仿真简支桥梁模型、市内某单跨人行天桥工程为依托,计算出模态频率的理论值,同时实测出基于随机子空间法的模态频率值进行对比和验证。研究表明,两者吻合度较高,随机子空间法在城市桥梁模态参数识别中应用价值较高。     

环境激励下房屋建筑的阻尼比识别

阻尼比的准确取值一直是结构动力分析的难点,由于阻尼机理非常复杂,对阻尼比的取值一般通过实测得到。传统的模态参数识别方法需要同时利用激励和响应信号,但对实际建筑结构,激励施加存在困难。探讨了基于环境激励下的模态识别方法,利用环境激励(如施工机械振动、风、车辆、行人、地脉动等)下的结构振动响应数据,采用随机子空间(Stochastic Subspace Identification)法,有效地识别实际建筑结构的模态参数的方法。工程实例的模态参数识别结果表明,该方法不仅能准确识别出结构的模态频率,还能相对准确地得到结构的模态阻尼比。     

随机子空间法参数识别与有限元分析

随机子空间法是近些年来发展起来的一种线性系统识别方法,可以有效地从环境激励的结构反应中获取模态参数。属于时域的方法,这种时域识别方法基于状态空间模型,仅利用结构输出反应,避免了传统的人工识别和迭代过程。它不仅可以识别结构的频率,而且可以识别结构的阻尼和振型。介绍了随机子空间的理论,用该方法对一框架模型进行参数识别,通过与有限元识别结果的比较证明了随机子空间方法不失为一种有效的模态参数识别方法。     

环境激励下基于数据预处理理论的随机子空间识别研究

为实现环境激励下随机子空间识别在桥梁结构模态分析中的简易应用,首先,利用预处理理论对原始振动信号进行处理,减少噪声的影响,还原实际状况下最真实的数据;其次,利用数据驱动–随机子空间方法(Data-SSI)对预处理的数据进行模态识别,得到有明显跳跃点的奇异值结果图,便于清晰地确定系统阶次,且得到的模态参数具有可靠性。     

两座高耸结构基于RSV-150激光测振仪的环境振动实测与模态识别

针对一座高23m的特种钢结构与一座高300m的钢筋混凝土电视塔,采用RSV-150超远工作距离激光测振仪,开展了结构在环境激励下的振动实测与模态参数识别。作为一种非接触式的测量方式,激光测振仪具有操作简单、测量便捷等优点。采用了基于随机子空间方法的结构模态识别算法,对实测到的结构速度响应进行了模态分析。分析结果表明,该算法具有精度高、稳定性好的优点,可以有效地获取结构的自振频率与阻尼。选择结构的不同部位作为激光测振的反射点,对实测的自振频率影响不大,结果离散性较小。进行了结构的简化有限元分析,数值模拟获得的模态信息与实测结果之间有较好的对应性,验证了试验方法的可靠性。     

基于随机子空间结合稳定图的拱桥模态参数识别方法

为了避免目前常用的结构模态参数识别方法容易出现虚假模态等缺陷,提出了一种将随机子空间法与稳定图法相结合的模态参数识别方法。通过随机子空间法有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数,通过稳定图方法确定系统阶次。通过对稳定图方法的改进,避免了虚假模态的出现,进而提高了随机子空间方法的识别精度,并在一钢管混凝土拱桥上对这种新方法进行了验证。结果表明,该方法具有良好的识别效果。     

基于自然激励技术的模态参数识别方法应用研究

结合自然激励技术和2种时域模态参数识别方法,形成结构工作模态参数识别的NExT-ITD法和NExT-ERA法。采用这2种方法分别对一个3层框架结构模型和1座三跨混凝土连续梁桥进行了振动试验模态参数识别,讨论了这2种方法应用中的系统定阶和虚假模态剔除问题并将识别结果与频域法识别结果相对比。结果表明,这2种方法在非白噪声激励下进行结构模态参数识别的有效性。     

车辆荷载作用下简支梁桥动力特性分析及模态参数识别

为研究车辆荷载作用对简支梁桥结构动力性能的影响,对车辆荷载作用下的简支梁桥进行能量分析并采用随机子空间法(SSI)和RDT-STD法对简支梁桥进行模态参数识别研究。分析不同车速激励下的桥梁能量分布情况,对比不同模态参数识别方法的频率、阻尼和振型的识别结果。结果表明:随着车速的增加,简支梁桥的加速度幅值不断增大,能量向高频段偏移,更容易激发结构的高阶模态;随机子空间法(SSI)和RDT-STD法均能有效识别出简支梁桥的竖向频率,SSI法对于简支梁桥频率和阻尼的识别精度高于RDTSTD法,但两种识别方法对阻尼的识别相对误差较大,且存在一定的离散性。     

基于随机子空间的桥梁损伤识别

把基于随机子空间算法的模态参数识别引入到梁桥结构损伤识别中.在环境激励下测试结构完好状态和损伤状态的时程响应,建立离散空间时间状态方程,运用随机子空间方法识别出结构的系统矩阵和属性矩阵,识别结构两种状态下的模态参数,由模态参数构建损伤动力指纹,从而识别桥梁结构的损伤位置和损伤程度.     

高耸柔性结构的模态参数识别及模型修正研究

采用三种基于环境激励的模态参数识别方法(多参考点稳定图算法(M-NExT/ERA)、数据驱动随机子空间识别法(SSI/Data)和增强频域分解法(EFDD))对广州新电视塔(GNTVT)进行模态参数识别,得到前12阶模态参数。利用有限元软件ANSYS建立GNTVT的有限元模型,根据识别得到的实测模态参数,结合遗传算法对GNTVT有限元模型进行修正。结果表明:识别方法可靠,得到的结果具有较好的精度;修正方法前5阶模态具有较好效果,满足工程需要。     

基于运行检测的小波模态参数识别

众所周知结构的运行条件和实验室测试条件明显不同,在实验室中结构的特性可以较为准确的模拟,结构激励是已知的.但是对于正常使用的结构来讲,激励往往是不可测量的,同时大部分情况下是非稳态的.因此基于运行模态的结构分析方法被提了出来,并将它作为传统模态分析的一个补充方法.提出基于运行检测的小波模态参数识别技术,基于小波的模态参数识别是将信号变换到时(频域),这有利于识别结构的动态特征参数频率、阻尼和振型.给出运行情况下结构振动响应数据的小波变换的振幅和相位与特征频率及阻尼之间的关系.提出小波谱分析方法,并用它来识别结构的振型.数值模拟的例子表明,采用小波的识别方法所识别的结果与频域的峰值法和时域的随机子空间方法所识别的相符.     

大型结构模态参数识别研究

针对大型结构实际模态识别中存在难以准确对系统定阶和产生虚假模态等问题,提出了采用奇异熵导数结合稳定图技术进行子结构系统定阶并去除虚假模态的方法.以某简支梁结构为例,采用MATLAB软件仿真模拟振动测试和信息采集,进行数据处理分析.结果表明:奇异熵导数对信号信噪比的变化反应非常敏感,能够根据其零值点位置准确确定降噪的合理阶次;频率稳定图技术能够有效去除虚假模态,对子结构进行系统定阶,并有助于子结构之间进行模态阶次匹配,以获得准确的整体结构模态参数.     

框架结构模态参数识别时域方法的比较研究

通过对4层钢框架模型试验得到环境激励下的位移响应,运用ITD、STD、复指数法、ERA、随机子空间法等5种时域方法来识别结构的模态参数,从而验证了5种方法在结构参数识别中应用的可行性。5种方法对频率的识别比较精准,对阻尼比的识别精度相对较差。通过与试验数据对比,同时对大量数据的处理发现,随机子空间法和ERA法对模态参数的识别最为精准,STD法和复指数法次之,ITD法的识别精度较差。     

随机车辆参数行车激励对桥梁实测频率的影响研究

在以桥梁结构振动频率作为损伤识别的参考时,针对现场随机车辆参数行车激励对桥梁实测频率的干扰问题,通过建立实验室缩尺模型桥,并采用模型小车模拟现场随机车辆参数行车激励的方法,对随机车辆参数干扰实测频率的问题进行了研究。研究结果表明,随机车辆参数会干扰桥梁实测频率。通过对实测频率进行概率统计获得桥梁结构振动的统计频率的方法可以有效解决在进行损伤识别时随机车辆参数行车激励对桥梁结构实测频率的干扰问题,为真实车辆行驶条件下的桥梁动力损伤识别提供稳定可用的关键指标。     

桥梁风洞试验模态参数识别的随机子空间方法

模态参数识别是桥梁风洞试验中的一项重要内容,发展了基于参考点、无需输出协方差估计的识别振动系统模态参数的随机子空间方法,其识别精度和可靠性通过数值算例验证。对状态空间理论中的稳定图作了全面的阐释。根据苏通大桥和苏拉马都大桥主梁三自由度节段模型风洞试验采集到的位移信号,采用随机子空间方法识别了侧弯、竖弯和扭转模态频率和阻尼比,并且与随机搜索方法识别结果进行对比。分析结果表明,随机子空间方法和随机搜索方法识别结果非常吻合,本文发展的随机子空间方法是识别风洞试验桥梁模态参数的一种有效和实用方法。     

基于多维ARX模型理论识别脉动风激励下穹顶结构模态的研究

环境激励下大型土木工程结构的实测工作对于新型结构的理论研究和设计分析具有重要意义.从状态空间理论出发,建立多维ARX模型,推得了结构的模态参数.在脉动风的作用下,对穹顶结构进行脉动法实测,将实测值与有限元分析结果进行比较.结果表明,多维ARX模型用于大型土木工程结构的模态参数在线识别是可行的.     

环境激励下结构模态参数的识别方法

传统的模态参数识别方法同时需要已知激励和响应信号,但对实际建筑结构,激励施加存在困难。探讨了基于环境激励下的模态参数识别方法,提出采用随机减量法和ITD（Ibrahim Time Domain）法相结合来识别实际结构的模态参数。数值仿真算例识别结果表明,该方法不仅能准确的识别出结构的模态频率和阻尼比,也能准确的提取结构的模态振型,适合于环境激励下的结构工作模态参数识别。     

大跨空间钢结构模态频率的温度影响监测与分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明,大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。     

基于监测信息的大跨空间钢结构模态频率温度影响分析

研究大跨空间钢结构模态频率的环境变异性是准确把握结构动力特性的重要基础,本文分析了温度对结构模态频率的影响机理,并用网架结构数值模型进行了验证。利用奇异熵增量对随机子空间方法进行系统定阶,识别了不同环境温度下国家游泳中心大跨空间钢结构的模态频率,分析了温度与频率的关系。结果表明大跨空间钢结构的竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。温度对大跨空间钢结构模态频率的影响不可忽视,在损伤识别等研究中应考虑环境温度的影响。