基于L_(1)范数振动传递率的梁构件损伤识别研究EI北大核心CSCD

基于传递率函数在频域给定结构各测点输出响应间的函数关系而无需测量结构输入荷载信息的特点,提出了L_(1)范数归一化传递率函数结构损伤识别方法。首先,对加速度响应数据频域分析构建传递率函数矩阵,通过主成分分析法实现传递率频域特征的降维,提取与梁结构损伤特征高度相关的特征,以不同状态下的主成分有无发生偏离为依据来判断结构是否发生了损伤;其次,结构如果发生损伤,其损伤前后的传递率函数会发生变化;最后,将传递率函数进行L_(1)范数归一化,构建L_(1)范数归一化传递率函数损伤指标。数值仿真和试验结果表明,该方法可有效识别结构不同的损伤位置及程度,识别精度高,具有一定的噪声鲁棒性。     

Benchmark模型结构两阶段损伤诊断试验分析

提出了一种基于结构振动特性的两阶段损伤诊断方法,以国际结构控制协会与美国土木工程学会(IASC-ASCE)提出的健康监测Benchmark模型结构为例,对其在力锤脉冲激励和环境激励下的试验数据进行分析,对不同的损伤模式进行了损伤定位和损伤程度的估计。结果表明,在模型误差、测量噪声、质量与刚度分布不确定性等因素的影响下,该两阶段损伤诊断方法能够取得令人满意的损伤识别结果。     

舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究

为了有效地控制舰船瞬态噪声,主要从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据。由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性。     

基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别

针对多点未知随机激励下仅利用输出响应识别结构损伤的问题,提出基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别方法。首先将结构损伤考虑为刚度和质量同时损伤,并根据测量和计算得到的加速度互相关函数建立目标函数,并采用所提出的聚类蝴蝶优化算法进行损伤识别。通过简支梁和剪切型钢框架两个数值模拟算例验证方法的有效性,结果表明,多点未知随机激励下使用有限测量数据,基于互相关函数的聚类蝴蝶优化算法的结构损伤识别方法不仅可以精确识别结构的多处损伤,而且具有较好的噪声鲁棒性。     

基于随机振动响应互相关函数的结构损伤识别试验分析

提出了基于结构振动响应互相关函数分析的损伤识别方法。通过八层剪切型钢框架结构模型在模拟白噪声随机激励作用下的试验分析,利用相邻测点响应的互相关函数幅值向量变化,构造损伤识别因子进行结构损伤判定、定位及程度量化,结果表明该方法对结构损伤的识别具有很好的简易性及有效性,并为结构在线监测和分散式检测提供方法参考。     

基于实测频响函数主成分的在役网架损伤识别方法

鉴于从实际网架动测中得到的频响函数已受到噪声的污染,会使模态分析出现较大的误差,提出了基于实测频响函数和主成分分析的网架损伤识别方法:用网架实测的频响函数数据作为损伤识别的基本变量,建立损伤识别矩阵,通过主成分分析和变量重构对频响函数进行减消噪处理,利用重构的频响函数前几阶主成分,在低维空间中对损伤信息进行分析、提取,并通过多元控制图,来识别网架的损伤。该方法不需要模态参数,避开了模态参数误差所引起的损伤识别不准问题,不需建立力学模型,对网架边界约束条件和结构型式没有特别的限制。为了验证该方法的可靠性,在试验室完成了足尺网架模型在不同损伤情况下动测试验。结果表明,所提出的损伤识别方法简便可行,结果可靠,尤其对噪声环境下和具有一定非线性网架的损伤识别有良好的适应性。     

应变传递率运行模态分析方法及应用

运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声,造成在应用上有一定的局限性。为解决此问题,提出一种利用应变测量的传递率运行模态分析方法。首先推导应变传递率表达式,利用两种不同载荷情况下的应变传递率函数构造伪频响函数矩阵,采用频域子空间估计方法来识别系统极点,然后使用奇异值分解技术对传递率矩阵分解获得模态振型。采用有限元仿真算例和飞行颤振试验数据对所提方法进行验证,结果表明,在非白噪声激励条件下,该方法仅利用测量的应变响应就可准确识别结构模态参数。     

环境激励下识别结构模态自然激励-时域分解法

针对环境激励下的结构模态参数识别问题,提出识别位移模态新方法—自然激励-时域分解法。将所分析的时域分解算法原理适用条件由结构自由振动响应信号推广至普遍情况。建立自然激励技术统一模型,证明白噪声激励下结构位移响应的互相关函数经处理可获得与单位脉冲响应函数具有相同数学结构的新函数。该函数满足时域分解算法的推广适用条件。并通过数字滤波器将两者结合建立自然激励-时域分解法,该法用自然激励技术获得新函数替代时域分解算法中结构自由响应函数构造响应时间历程矩阵,可为环境激励下仅有结构有限测点响应识别位移模态提供新途径。用仿真算例验证该方法的合理性及有效性。     

一种未知激励下土木工程结构模态参数识别新方法

未知激励下的土木工程结构响应信号通常是随机的且噪声水平较高,因此对其进行参数识别具有挑战性。从未知激励下的振动响应信号出发,结合随机减量技术、解析模态分解、希尔伯特变换和卡尔曼滤波理论提出一种新的未知激励下土木工程结构模态参数识别新方法。该方法首先采用随机减量技术将实测的振动响应信号转换成自由振动响应信号;其次,运用解析模态分解理论将转换后的自由振动响应信号分解成各阶独立的模态分量信号;最后,采用希尔伯特变换估计出各阶分量信号的固有频率和模态阻尼比。然后运用卡尔曼滤波算法对估算出的频率和阻尼比进行滤波和平滑以得到更精确的识别值。通过一个含有密集模态分量的合成信号和一个未知激励作用下4层钢框架结构试验验证了该方法的有效性,研究结果表明:该方法在未知激励情况下仍然能够准确有效识别结构固有频率和阻尼比。     

基于加速度二次协方差矩阵参数变化比法的环境振动下结构损伤识别

在白噪声环境激励下,结构加速度响应的自相关/互相关函数构成一个新的二次协方差（CoC）矩阵,组成这一协方差矩阵的元素经证明是结构模态参数（频率、振型、阻尼）的函数;与提取模态参数的一般损伤识别方法相比,二次协方差矩阵包含结构振动的更多和更高阶模态信息。本文利用结构损伤前和损伤后的二次协方差（CoC）矩阵参数的变化比,对只基于振动输出的、环境振动下的结构进行损伤识别。对一个七层框架结构模型进行了数值模拟,首先对不同噪声程度、不同损伤位置和程度的损伤结构进行损伤定位,再结合模型修正法,对结构损伤程度进行识别,展示了该方法的有效性。     

基于LMS Test. Lab的发动机尾吊客机的噪声与 振动传递特性测量

大型客机的舱内噪声治理与控制是飞机设计一大难题。分析飞机各主要声源的传播机理,获得全尺寸噪声与振动传递特性是其中的关键技术之一。介绍基于互易性原理的大型客机噪声与振动传递特性测量与分析方法,利用LMS Test. Lab、低体积声源及声压与加速度传感器,获得测试样机的噪声与振动频响函数（FRF）、幅值与相位传递函数及相干函数,分析发动机尾吊客机吊挂、机身结构、舱内设施与舱内空腔间的噪声与振动传递特性,验证了该方法在大型客机工程应用可行性。     

基于LMS Test. Lab的发动机尾吊客机的噪声与 振动传递特性测量

大型客机的舱内噪声治理与控制是飞机设计一大难题。分析飞机各主要声源的传播机理,获得全尺寸噪声与振动传递特性是其中的关键技术之一。介绍基于互易性原理的大型客机噪声与振动传递特性测量与分析方法,利用LMS Test. Lab、低体积声源及声压与加速度传感器,获得测试样机的噪声与振动频响函数（FRF）、幅值与相位传递函数及相干函数,分析发动机尾吊客机吊挂、机身结构、舱内设施与舱内空腔间的噪声与振动传递特性,验证了该方法在大型客机工程应用可行性。     

基于振动响应传递比函数的系统识别研究进展

与频响函数反映动力系统输入-输出的关系不同,振动响应传递比函数反映的是系统输出-输出之间的关系。振动响应传递比函数可以有效地避免对系统输入的测量,近年来成为系统识别领域重要的分析手段。该文对振动响应传递比函数进行了分类,揭示了传递比函数的特性,并着重阐明了传递比函数与频响函数之间的内在联系。以此为基础,综述了局部传递比（local transmissibility）和传递比矩阵（transmissibility matrix）在结构模态参数识别、损伤识别和模型修正应用中的研究进展。最后,该文指出了基于传递比函数的系统识别存在的问题,并对将来的研究思路作出了展望。     

未知地震激励下结构恢复力及质量非参数化识别

地震作用过程中结构恢复力是描述结构损伤发生发展过程定量描述的基础,更有助于描述结构在地震中破坏模式的演化。该文研究地震激励下结构部分质量及动力响应信息未知时,结构非线性恢复力、质量以及未知加速度时程的非参数化识别方法。首先,根据部分已知动力响应测量和质量信息,识别地震加速度时程。随后,利用记忆衰退全局加权迭代扩展卡尔曼滤波算法,引入幂级数多项式表征结构恢复力,实现了结构质量与非线性恢复力的非参数化识别。将具有非线性恢复力的磁流变阻尼器中引入到一个剪切型多自由度结构构成非线性系统,考虑测量噪声的影响,通过数值模拟验证了在噪声及较大质量初始误差情况下该方法识别结构质量、非线性恢复力及地震动加速度时程的识别效果。     

基于应变模态响应重构的损伤识别方法EI北大核心CSCD

土木结构的损伤识别技术对提升结构可靠性与安全性具有重要意义,也是土木结构健康监测研究中的热点问题。现有的损伤识别方法往往需要识别模态参数,或者需要准确获取结构外部载荷信息,极大限制了相关方法在实际工程中的应用。为克服现有方法的局限性,该文将结构动态响应重构方法引入到损伤识别中,提出了基于应变模态响应重构的损伤识别方法。构建结构健康状态的有限元模型,以损伤结构测量的信号输入,通过基于经验模态分解的应变重构方法,可以获取使用无损伤模型的结构全局模态响应。以传感器采集的模态响应和重构模态响应的差异作为有限元模型修正的依据,通过应变模态比值构建的传递率的灵敏度矩阵进行迭代运算,求得损伤位置及损伤程度。该方法无需获取结构的外部激励信息,通过高效的时域应变重构,能够在少量测量信号下实现对结构损伤的精确识别。为验证该方法的准确性和高效性,开展了连续梁单一损伤和多损伤识别研究,探讨了测量噪声和模态阶次选取对识别结果的影响,结果表明,该方法能够准确、高效识别不同程度的损伤,对测量噪声具有较强的鲁棒性。     

工况传递路径分析法原理及其应用

工况传递路径分析法（OTPA）是一种有效振动传递路径的在线测量方法,测试中用振源处的振动加速度或噪声表征振源,用振动传递率表示传递路径,相对于传统传递路径分析（TPA）,不需要测量激励力和力到响应的传递函数（FRF）,测试过程得到简化,并可以在线测量。在推导分析工况传递路径的基本原理的基础上,分析其误差原因。并以一汽车振动噪声分析为例,介绍工况传递路径分析法的基本实施步骤,通过传递路径综合分析得出噪声源排序,并由此提出减振降噪措施建议。     

基于逆子结构分析方法的车门振动噪声分析

针对国内主机厂某款SUV 以11 km/h～13 km/h 的速度行驶在搓衣板路面时左后车门出现异常振动的现象进行分析。通过前期试验已确定引起车门异常振动的激励来源于搓衣板路面，借助逆子结构分析方法对从轮轴头到左后车门(目标响应点)振动传递路径进行分析。该方法优势在于在整车耦合系统条件下，通过试验测量可得到底盘系统和车身系统耦合界面动态参数与各子结构频响函数，从而求解出各轮轴头到接附点（车身侧为被动端）激励传递率以及各子系统非耦合状态下频响函数，从而实现振动传递路径贡献量分析，最终找出激励传递率较大的接附点。     

基于局部主频率的子结构损伤识别研究与试验

针对大型复杂结构的整体监测常常面临测量信息不足等困难,提出只利用局部动态响应进行子结构损伤识别的局部主频率方法.子结构的局部主频率指:如果整体模态中含有以局部子结构位移为主的模态,即等价于在局部激励作用下,整体结构的振动主要体现为子结构的振动,并且主要以这阶局部模态振动为主,那么对应的该阶频率即定义为子结构的局部主频率.局部主频率主要反映子结构的局部特性,对子结构损伤的灵敏度高,所以只利用局部主频率就可以识别子结构.当子结构特征不明显时,提出通过附加质量使子结构具有局部主频率的有效方法.该文进行了大型空间桁架的局部动力测试试验,试验中通过附加质量使杆件子结构具有局部主频率,并能准确地识别出杆件损伤的位置和程度.     

一种用于检测梁结构损伤的改进传递熵

基于改进的传递熵理论,利用高斯白噪声激励下混凝土简支梁上多处相邻节点上的加速度响应信号进行损伤识别。分析中,假定梁结构在各损伤工况下均保持线弹性,且只在主平面内弯曲振动。为保证计算结果的可靠性,在每个损伤工况下均进行多次数据采样,利用不同时间尺度上的传递熵均值进行损伤识别。对传递熵曲面的分析结果表明:不同进程间的传递熵在某些特定的时间延滞上会出现局部最小值,并且该时间延滞将会随着损伤的发生而产生变化。通过对比改进的传递熵与未改进的传递熵,发现前者在损伤识别方面更加敏感,并且当结构的损伤较微弱时,改进的传递熵可能具备损伤定量和定位的能力。改进的传递熵具有相当强的鲁棒性,适合实际应用。     

基于功率谱灵敏度分析的结构损伤识别方法

在分析结构响应功率谱密度对结构单元刚度灵敏度基础上,提出平稳随机激励作用下结构损伤识别新方法。利用随机振动虚拟激励法,获得平稳随机激励下结构响应功率谱密度函数对结构损伤参数的灵敏度,用有限元模型修正实现结构损伤识别。经对剪切结构损伤识别数值结果表明,该方法仅用有限个传感器频域数据,即能较好识别结构损伤。