基于HHT方法的结构模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,结合振动台试验对模型拱坝的频率、阻尼比等参数进行识别,并对破坏试验过程中模态参数的变化规律进行分析。在数值实现上,发展了先对信号进行带通滤波再对滤波结果求解互相关函数的方法,可避免模态分解中的频率混杂,提高参数识别精度。与传递函数法识别结果的比较表明,该方法可以有效地识别出结构的频率、阻尼比等模态参数。对破坏试验的分析发现,随着裂缝的扩展,模型的自振频率逐渐降低,阻尼比相应增加。     

基于模态应变能的水工泄流结构损伤识别研究

逐渐积累的损伤会使水工泄流结构中特定部分的质量或刚度损失而引起结构动力特性发生变化,这都将在模态测量中有所反映,以结构模态参数为基础,准确判断泄流结构所存在的损伤(特别是水下部位),对整个泄水建筑物的安全至关重要。以水工泄流结构中的弧形钢闸门及混凝土导墙结构为例,研究了基于结构模态参数的水工泄流结构损伤识别方法,基于单元模态应变能方法对泄流结构不同位置相同程度的损伤以及不同位置不同程度的损伤进行了识别。结果表明,该方法可以准确识别泄流结构的损伤,对基于振动响应的泄流结构无损动态检测及其水下部位隐患诊断具有一定的应用价值。     

基于随机减量和时域ＩＴＤ法的重力坝模态参数识别

为获得混凝土重力坝实际运行下的自振特性,降低模态参数识别误差,在探究随机减量法对加 速度信号适用性问题的基础上,对传统时域ＩＴＤ法进行改进。用两自由度算例验证了本方法的可靠性 后,将其应用于水口电站混凝土重力坝的模态参数识别。从计算结果看,随机减量与时域ＩＴＤ法识别的 重力坝固有频率、阻尼比略大于功率谱峰值法,与有限元结果相近;因有限元几何模型、材料和边界条件 的影响,振型系数与有限元计算值偏差略大。上述分析表明,基于人工边界的有限元计算理论和模态参 数识别技术具有一定的合理性,但仍有待一步研究完善。     

基于加权最小二乘的结构模态参数与损伤识别

为提高利用最小二乘进行模态参数识别的精确度,提出了分频段加权最小二乘模态参数及损伤区域识别方法。分别基于各频率段能量和普通克里金插值作为权值,加权计算模态参数。将此方法应用于识别时变系统,用于Koyna混凝土重力坝在地震作用下损伤识别中。结果表明,识别的固有频率时程曲线可以准确地对结构损伤情况进行描述,根据坝体观测点在初始和损伤结束时刻的响应信号识别的归一化振型可以对结构损伤进行定位。该方法可以较大地提高结构模态参数的识别精度,并且准确地识别结构的损伤区域。     

基于支持向量机和模态参数识别的导墙结构损伤诊断研究

水电站厂坝问溢洪道泄槽的导墙结构长期处于水流交变荷载作用,容易造成结构损伤.为对导墙结构的损伤进行有效的定位和评估,本文首先提出一种基于流激振动响应的结构模态参数的遗传识别方法,通过该方法对导墙结构的模态参数进行了识别;然后将有限元计算和支持向量机技术相结合,进行导墙结构的损伤定位和损伤程度评估.结果表明:基于遗传算法的结构模态参数识别方法能够较准确的识别出结构的模态参数,并确定损伤的部位.其结构损伤程度则可通过结构振动频率平方值的变化来评估.     

佛子岭连拱坝动力试验及模态参数识别

佛子岭大坝是一座结构复杂的连拱坝，坝址地震基本烈度为7度，设防烈度为8度，2000年8月，对佛子岭连拱坝进行了原型动力试验，取得了大坝的动力特性，即频率，振型，阻尼比和传递函数，此次原型试验采用爆破，起震机，随机脉动三种试验手段，先后进行了坝顶动力试验和#11支墩的动力试验，试验结束后，利用起振机激振的试验数据和快速傅立叶变换（FFT）的方法，得到传递函数的试验值，同时根据理论推导的传递函数，在频域应用由最小二乘迭代法编制的阻尼最小二乘法识别程序，选择目标函数进行优化计算，得到了解耦的佛子岭连拱坝的模态参数值，可以作为该坝抗震加固计算的依据。     

基于曲率模态差指标的框架结构损伤识别

框架结构是目前广泛存在的一种建筑结构形式,对其损伤识别问题进行研究具有重要的工程意义。利用FRB神经网络对框架结构损伤进行训练识别,对"曲率模态差"指标的框架结构损伤定位、定量识别问题进行了研究和实例分析,结果表明"曲率模态差"指标对框架结构的损伤敏感,适宜于进行框架结构损伤定位以及较大损伤的定量识别。     

基于地震记录的高拱坝模态识别

溪洛渡拱坝坝体及下游自由场共计安装了27台三向强震记录仪。自强震监测系统运行以来,近坝区域发生过几次有感地震。2018年5月8日云南昭通市永善县3.8级地震,大坝记录到坝顶最大响应加速度8.62 gal。本研究利用此次强震记录,基于时域模态分析技术,对溪洛渡拱坝的模态参数进行了识别。在地震对应的上下游水位情况下,溪洛渡拱坝的基频为1.19 Hz,对应的一阶振型为反对称振型,二阶频率1.50 Hz,对应二阶振型为正对称振型;第三阶频率1.67 Hz,对应振型为反对称振型,更高阶的2.33 Hz和2.60 Hz模态对应的高阶振型有明显拐点变化。     

基于模态柔度的软基水闸底板脱空范围识别

软土地基上的水闸极易出现地基不均匀沉降、渗透变形等问题,进而诱发水闸底板脱空等灾害,现有的软基水闸底板脱空动力学诊断方法虽能识别脱空范围,但由于采用的基本模态参数（固有频率和测点振型系数）对水闸底板脱空的敏感性还需进一步提高,因此探究不同模态参数及其衍生量对水闸底板脱空的影响规律,确定更为灵敏的水闸底板脱空动力学敏感特征量具有重要意义。以对结构损伤更敏感的模态柔度作为水闸底板脱空动力学敏感特征量,建立了水闸底板脱空描述数学模型,并以各测点前两阶模态柔度变化率,改进了水闸底板脱空控制参数与模态参数（模态柔度）之间的响应面数学代理模型,将水闸有限元模型相应工况下的模态参数（模态柔度）与响应面数学模型计算模态参数（模态柔度）的相对偏差作为目标函数,将水闸底板脱空参数反演转化为目标函数的求解。以3种典型水闸底板脱空工况为例进行了验证,脱空反演结果与实际脱空范围的相对误差显著减小。模型提高了水闸底板脱空反演的精度,为软基水闸底板脱空检测和诊断提供了一种可靠的方法。     

温度影响下基于曲率模态的梁式桥损伤识别

利用曲率模态范数作为损伤特征参数,对简支梁桥模型进行损伤识别数值模拟。考虑了温度对损伤识别的影响,并采用主成份分析法给予剔除,进而实现简支梁桥模型的轻微损伤识别。首先,介绍温度影响的机理,数值模拟方式和剔除方法;然后针对简支梁在不同温度条件下存在不同程度的轻微损伤,利用曲率模态范数进行了温度影响剔除后的损伤识别,并得出以下结论:温度影响可能对梁式桥的损伤识别产生不良影响,甚至会造成误判;经主成份分析法剔除温度影响后的曲率模态范数,可对梁式桥的轻微损伤做出存在与否的准确判断并定量分析。     

拱坝初参数分析法

本文以拱端反力系为初参数，应用递推方法，建立了水平拱力学参数的递推公式，从拱端向拱冠逐段递推，最后在拱冠梁结点建立内力平衡和变位协调方程，从而可求解拱端反力系，再回代计算每个结点的力学参数，最后计算应力和变位。用该法研制开发的计算程序，计算速度快，占用内存少，可以在微机上计算拱坝应力。工程实例计算表明，该法计算成果可靠。     

一种SWAT模型参数识别的改进方法

参数的敏感性分析和不确定性分析是分布式水文模型构建的先决条件。在辽河流域建立SWAT模型,利用SWAT-CUP中的SUFI-2算法进行参数的率定,在此基础上提出一种更为简便的参数识别方法。将研究区域辽河干流的主要支流分别进行参数识别,再将SWAT-CUP中率定的最佳参数的从TXINOUT文件中提取出来,分别覆盖到SWAT模型中各对应支流子流域的TXINOUT文件中,即可得到按主要支流经过参数识别后的SWAT模型,避免了SWAT-CUP调参工具涉及众多子流域导致参数识别过于复杂的问题。结果表明,辽河干流主要支流招苏台河、清河、柴河等子流域主要水文断面率定期的平均纳什效率系数分别为0.60、0.65、0.68,验证期分别为0.60、0.72、0.77,参数率定的结果相对于全局调参有较大的改进。采用本文提出的参数识别方法,可以解决SWAT-CUP全局调参时上下游断面结果难以同时匹配或伪匹配的问题,又可以避免分区参数识别时对不同子流域的土地利用类型、土壤类型以及坡度等参数的繁琐设定,同时降低了SWAT模型手动调参的复杂程度,可较好地应用到SWAT模型参数识别过程中。     

函数曲面参数率定方法在SAC 模型中的应用

传统优化算法和现代优化算法均是基于目标函数曲面寻求优值,而大多数参数率定方法的目标函数均为误差平方和。直观看来,基于误差平方和的目标函数曲面往往较参数函数曲面更为复杂。此外,这些算法常常无法证明寻得的优值是全局优值,而且计算过程较复杂,效率较低。鉴于此,提出函数曲面参数率定方法,并应用于SAC理想模型和实际模型的参数率定。首先,通过理想模型验证了该方法的可行性;其次,通过东张流域13年日资料和13场洪水验证了该方法的实际应用效果。结果表明,该方法在实际应用中是可行的、效率与精度皆较高,是一种有效的参数优选方法。     

基于调度线的水库多目标可供水量计算方法与应用

针对我国水源工程功能转换这一趋势,提出以水库供水调度线为控制,采用长系列等流量调节计算,建立以满足不同用户保证率为目标的可供水量计算分析方法。以三亚市赤田水库为例,通过长系列操作计算,确定同时满足生态环境需水、城镇供水、农业灌溉等多目标多保证率要求的水库最大可供水量,并分析城镇可供水量与用户保证率的变化关系和水源功能变化对设计供水能力的影响。该方法具有一定实用性和通用性,可为水库可供水量的计算提供参考。     

基于地震实测记录的二滩拱坝模态参数识别

结合二滩拱坝强震观测台阵在四川普格地震中的记录资料,利用频谱分析和时间序列分析,对二滩拱坝的频率、阻尼、振型等模态参数进行了识别.在识别结果的基础上,通过动力有限元计算的频率和实测频率相逼近的原则,建立了相应的有限元模型.识别结果表明,考虑地震时的水位条件,二滩拱坝的一阶振型为对称振型,二阶为反对称振型,特征频率分别为1.58 Hz和1.63 Hz,相应的阻尼比分别为1.5%和2.2%,拱坝的高阶阻尼比稍高,但一般不超过5%.     

采用拟静力法的新型桶式基础防波堤结构稳定性分析

三维情况下,桶体稳定性是一个复杂的空间结构与土相互作用的问题。结合工程实例,建立了三维新型桶式基础防波堤有限元模型,对其稳定性进行分析。从而,动力作用下桶体结构位移与目前静力计算的结果相差较大,针对这个问题,分析提出等效拟静力法,通过与动力作用后相等的孔压等效成与之对应的静荷载,然后计算桶体位移。该方法的关键是找出桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的关系,同时找出此处土体孔压与动荷载之间的关系,从而建立静荷载与动荷载之间的关系。经数值模拟与试验对比,结果证明所提的等效拟静力法比较合理。在模拟与分析原型桶体基础上,进一步分析了不同尺度及不同荷载作用点高度时,桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的近似直线关系。