环境激励下房屋建筑阻尼比的识别方法

阻尼比是结构动力分析的重要参数之一,阻尼比的准确取值是结构动力响应准确分析的前提.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识别方法,利用环境激励下的结构振动响应数据,探讨了采用随机减量法和ITD(Ibrahim Time Domain)法相结合,有效地识别实际建筑结构的模态参数的方法.工程实例识别结果表明,该方法不仅能准确识别出结构的模态频率,也能相对准确地得到结构的模态阻尼比.     

基于ITD法的结构模态参数识别

本文运用ITD(Ibrahim Time Domain)法来识别振动台模型试验的模态参数.在基于结构动力响应的分析中识别结构的模态参数是结构健康监测和损伤识别等研究及工程实践的重要内容,也是前提和难点.本文首先运用随机减量法对振动台激励下的结构振动响应数据进行预处理,然后用ITD法识别出结构的频率、阻尼比和振型系数.利用本方法对同济大学土木工程防灾国家重点实验室12层钢筋混凝土框架模型振动台试验数据进行了分析,并将识别结果与有限元分析软件的数值模拟进行了对比.结果发现:模型试验结构的3～6层为结构的薄弱位置,且自振频率在随着加速度不断增加的地震波输入下呈阶梯形下降了两阶,之后呈现波动状态,结构振型在第27工况之后也和前面有明显的改变.     

基于随机减量技术的混凝土结构模态参数识别

本文针对时域方法只需实测响应信号的特点,对基于环境激励下模态参数识别的时域方法ITD法、随机减量技术进行详细讨论,并针对两种算法的特点,将其结合形成随机减量技术/ITD时域联合算法,使之有效识别环境激励下结构模态参数,并建立混凝土连续梁结构数值模型进行仿真模拟,验证了算法的可行性,为工程实践提供了有益的帮助.     

强震记录下钢结构建筑非线性阻尼比研究

为了研究钢结构建筑阻尼特性,采用希尔伯特-黄变换和随机减量技术,从强震记录中识别钢结构建筑基于振动幅度的非线性阻尼比。结果表明,钢结构建筑的阻尼比具有明显的基于振幅的非线性特性。在初始阶段,阻尼比随振幅的增大而上升,当振幅越过"临界振幅"后,阻尼比随振幅增长呈现下降趋势。基于希尔波特-黄变换和随机减量技术,可以从强震记录中对基于振幅的非线性阻尼比等模态参数进行识别。     

基于Morlet小波变换和改进遗传算法的动态识别

如何合理地识别大型复杂结构的动力参数一直是工程领域关心的问题.为此,以Morlet小波变换和采用单亲遗传算子的改进遗传算法为基础,构造一结构动态参数识别模型.并且以C++为平台,通过计算机内部命令调用ANSYS等软件,实现识别模型的程序化.通过模拟算例计算,计算结果与理论值一致.同时,结合一水电站厂房现场振动试验,对该大型结构进行动态参数识别,识别结果与工程经验值基本吻合.     

基于ARMA模型的桥梁结构模态参数辨识研究

模态参数辨识是对结构进行动力损伤诊断的前提,本文介绍了一种通过建立ARMA模型来辨识结构工作模态参数的方法.待检结构在环境激励下发生自由振动,用位移传感器测出振动响应数据,据此建立适当阶数的ARMA模型,并估算模型参数.根据模型参数与系统模态参数的关系算得模态参数.最后用稳定图法剔除虚假模态,确定结构真实模态.重点讨论用ARMA时序模型进行模态频率辨识的问题,并通过一个简支梁振动试验对该方法进行了验证,将试验结果与随机子空间法和ANSYS建模分析法的计算结果对比发现,3种方法识别出的前三阶模态频率基本吻合,且满足精度要求,说明在激励数据未知的情况下,基于ARMA模型的模态参数辨识法能够准确地识别出系统的模态参数.     

环境激励下剪切型结构层间刚度识别的新方法

研究环境激励下剪切型结构的层间刚度识别问题,提出了一种新的解决方法.该方法采用自然激励技术实现结构随机响应向确定性响应的过渡;推演了剪切型结构自由振动的参数解耦方程,简化了识别过程、降低了计算量.将自然激励技术、参数解耦方法和扩展卡尔曼滤波算法三者有效结合,为环境激励下剪切型结构的刚度识别提供了一个较好的解决方案.以一个6自由度剪切型结构为例,对该方法进行了数值模拟,结果表明:该方法能比较准确地识别结构层间刚度,可用于剪切型结构健康监测的实际工程.     

基于遗传算法的车辆参数识别方法

为了识别桥梁交通振动试验中行走车辆的参数,提出基于遗传算法的参数识别方法.利用小波变换方法由车辆自由衰减振动响应获得车辆的模态参数,进一步联合应用遗传算法及复数特征值计算方法,由模态参数反算车辆的转动惯量性质、刚度以及阻尼系数等物理参数.通过3组模拟数据的计算分析,验证了遗传算法用于车辆参数识别的有效性.以实际车辆的振动试验实测结果为例,检验了遗传算法在车辆参数识别中的适用性.算例以及应用实例表明：应用遗传算法能精确识别出车辆的物理参数.     

基于遗传算法的车辆动力参数识别方法

为了确定桥梁交通振动试验中行走车辆的物理参数,提出基于遗传算法的参数识别方法.利用小波变换方法由车辆自由衰减振动响应获得车辆的模态参数,进一步应用遗传算法及复数特征值计算由模态参数反算车辆的转动惯量、刚度以及阻尼等物理参数.通过3组模拟数据的计算分析,验证了遗传算法用于车辆参数识别的有效性.以实际车辆的振动试验结果为例,检验了遗传算法在车辆参数识别中的可行性.算例及应用实例表明:应用遗传算法能精确识别出车辆的物理参数.     

结构损伤识别的残余向量法及数值仿真

为了找到对小损伤较敏感的参数,在结构自由振动微分方程基础上,利用广义逆和矩阵投影定理,导出了识别效果很好的残余向量投影范数.确定了损伤单元,计算了该损伤单元的损伤因子.算例分析发现,该参数对结构损伤非常敏感,能识别出结构中的微小损伤,而且不受损伤位置的约束,仅需要结构的前几阶模态就能达到很好的效果.     

车流作用下简支桥梁的随机振动分析

考虑到过桥汽车的重量具有随机性，给出了车流对桥梁作用的随机分布力模型，导出了相应的空间－时间相关函数及空间相关功率谱密度函数。针对简支型桥梁，推导出随机车流作用下桥梁挠度响应的数字特征函数。     

一种三轴振动载荷谱保型裁剪方法

由于多轴向同时振动不能简单地采用单轴依次振动来完全等效,对此提出了一种保持结构关键部位三轴与单轴随机振动应力等效的载荷谱裁剪方法。通过推导线性系统三轴随机振动载荷到结构关键点响应间的变换关系式,提出三轴载荷谱均方根值裁剪方法;综合考虑试件中不同零部件的重要程度和材料强度,基于试件关键部位在三轴载荷下的等效应力与在单轴依次载荷下的最大等效应力之比应等于裁剪前后该点应力响应功率谱均方根值之比,分类定义了三轴载荷谱均方根值裁剪准则,同时为避免因谱型裁剪的多样性造成试验的不确定性,制定了三轴载荷谱的保型裁剪原则。以某典型舱段电路板为例,验证了该三轴载荷谱裁剪方法的有效性。利用该方法得到的三轴载荷谱,不仅可以避免结构重要零部件过试验或欠试验,而且也保证了关键点应力的等效性和裁剪谱型的确定性。     

面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型

为解决非平稳随机循环载荷条件下传动试验台架载荷表达问题,提出一种面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型. 以装载机典型换挡工况变速器传动轴为研究对象,基于小波变换级数分解的方法将其所受非平稳随机载荷数据分解为非平稳的确定性分量（趋势项）与平稳的随机性分量（随机项）;对具有非平稳随机特性的趋势项采用均方根值加权分段函数拟合实现参数化表达,对具有平稳随机特性的随机项在Parseval定理基础上建立随机谐和函数表达,并将两分量表达函数重构,实现参数化试验载荷模型的表达;用小样本装载机整机试验数据验证了面向典型换挡工况重构的参数化试验载荷模型的有效性、非平稳随机特性和非平稳随机相关性,模型可作为装载机典型换挡工况变速器传动轴台架试验的载荷表达. 研究结果对非平稳随机循环载荷条件下试验台架载荷重构具有工程化价值.     

车载随机振动隔离系统的优化设计

本文提出了一种新的随机振动隔离系统设计方法——优化设计方法,亦给出了可直接用于道路运输机械的设计步骤,包括力学模型建立、优化模型建立以及优化设计。通过设计实例证明了该方法的可行性,同时亦指出了进一步研究的方向。与传统设计方法相比,此法更具客观性,经过进一步完善后,可完全取代传统方法。     

用随机减量技术及ITD法识别工作模态参数

在许多情况下环境激励是无法测量的，假设环境对振动系统的激励是均值为零的白噪声，用随机减量技术将系统的自由振动信号从随机响应信号中分离出来，然后再用ITD法识别系统的模态参数，整个过程均在时域内进行，避免了时频转换中出现的“谱泄漏”等现象。     

蒙特卡洛法在数值积分上的应用

基于蒙特卡洛积分算法的定义,给出均匀分布随机抽样算法和抽样区间,把一个积分问题转化成为在指定区间上的随机抽样问题.根据不同的积分算例表明,这种方法概念简单、编程容易,可以应用于工程实际问题中重要的数值积分计算.     

随机参数压电桁架结构的稳定可靠性分析

在有限元分析方法基础上,基于稳定特征方程对随机参数压电桁架结构进行稳定可靠性分析.综合考虑电荷载和机械荷载联合作用的机电耦合效应,以杆元的物理参数和外荷载系数为随机变量,给出了压电桁架结构失稳的安全余量的表达形式和临界荷载系数对变量求导的方法.在此基础引入随机有限元法,对压电桁架结构进行结构稳定可靠性分析.最后由算例分析了机电耦合效应压对稳定可靠性指标的影响,分析表明考虑压电材料的机电耦合效应和利用外加电压可以提高结构系统的可靠性指标.该方法对含压电材料桁架在工程实际的稳定可靠性分析提供了一个较好的方法.     

基于风载激励下桥梁结构模态参数识别

对桥梁结构长期运营造成的损伤进行检测时,传统的模态参数识别方法需要激振设备和中断交通,不仅复杂而且易给桥梁结构造成新的损伤。依据模态参数的变化可反映损伤程度的原理,提出无需激振设备的基于风载激励下随机减量／ITD法进行模态参数识别的在线检测方法,为桥梁结构损伤识别提供一种新的途径。识别的一阶固有频率及阻尼比的相对误差仅为1．39％和2．3％。     

罗拉刚度的可靠性研究

罗拉是纺织机械上的一个重要零件,其主要功能是牵引和喂入棉条,长径比16～22左右, 属于细长轴,要求具有足够的弯曲刚度。采用概率法计算,将载荷、尺寸、材料性能等参数视为随机变量,运用蒙特卡洛(Monte carlo)模拟法对罗拉弯曲刚度进行可靠性研究。     

对审计抽样中两个问题的思考

审计抽样是一项技术性很强的方法,我国许多民间审计人员,在操作应用之时感到比较困难,有许多障碍,如系统抽样、机抽样时如何查随机数表、如何确定抽样间隔等等。文中就此类问题进行探讨。