基于固有模态函数振动传递率的结构损伤识别

提出了无需量测外荷载的新的结构损伤识别方法,将经验模态分解应用于结构损伤识别,通过求振动响应信号固有模态函数的振动传递率,构建结构损伤识别参数;通过对预置不同开胶损伤程度的玻璃幕墙试件进行动态测试,得到不同损伤程度下玻璃幕墙的固有模态函数振动传递率,并根据振动传递率的差别来识别和评估玻璃幕墙开胶损伤程度。研究结果表明:与传统方法相比,该方法无需量测外荷载也能精确识别结构损伤,通过损伤参数值也能判断损伤大小。     

延拓小波变换识别的桥梁模态参数研究

振动系统模态识别是当今桥梁结构动力特性研究的热点之一。从复模态理论的一般阻尼系统的模态参数分析入手,利用径向神经网络插值技术,对含有噪声的振动信号进行信号预测延拓降噪处理,借助连续的Morlet小波变换,识别出了振动结构系统的模态。以重庆大佛寺长江大桥为研究背景,使用模态叠加法和Morlet小波分析识别结构,二者吻合程度较高。研究结果表明,基于径向神经网络的延拓预测的信号降噪效果好;Morlet小波变换识别模态参数精度满足工程要求。     

Hilbert包络法在模态参数识别中的应用

振动模态分析与参数识别是振动工程中一个活跃的分支,是结构动态设计、减振消振、振动控制的基础。采用Hilbert包络法模拟分析,以武汉理工大学主持的WEB钢结构体系的动力测试实验为实测模型,识别阻尼;实验证明Hilbert的识别精度较高。     

C6132车床振动模态分析研究

本文介绍了Ｃ６１３２车床结构实验模态分析的测试，分析与结果。通过对该车床结构随机激励的响应测试分析，识别其模态参数和模态振型，从而找出有害模态。同时也分析也不同转速下车床尾坐，刀架的振动频谱的模态表现对加工精度的影响。     

隧道爆破振动下既有建筑结构动力响应及#br# 损伤研究综述

针对隧道爆破振动引起建筑结构的损伤问题,首先阐述隧道爆破振动峰值振速和频率的衰减规律;然后总结隧道爆破下采用反应谱法、时程分析法、损伤指数量化法和现场试验测试法得出的结构振动反应特征,阐述隧道爆破下建筑结构的损伤机理和易损构件,并探究了基于高阶局部模态的爆破振动下结构振动的损伤机理;阐述振动安全标准及改进方法;最后指出今后的研究重点：①建立同时考虑结构承重构件和非承重构件的三维全结构模型,探究爆破振动下非承重构件的振动反应及损伤情况;②基于结构动力学和高阶模态理论,通过分析爆破振动主频与结构高阶模态频率之间的关系,探索建筑结构在隧道爆破下的高阶模态振动效应及损伤特征;③需要综合考虑结构峰值振速—峰值应力的耦合响应特征来探究建筑结构在隧道爆破振动下的损伤机理,辨识易损构件,改进和完善爆破振动安全标准;④结合大数据、信息化和结构健康监测技术,实现动态化、定量化和精细化评价爆破振动下建筑物安全和结构损伤。     

隧道爆破振动下既有建筑结构动力响应及损伤研究综述

针对隧道爆破振动引起建筑结构的损伤问题,首先阐述隧道爆破振动峰值振速和频率的衰减规律;然后总结隧道爆破下采用反应谱法、时程分析法、损伤指数量化法和现场试验测试法得出的结构振动反应特征,阐述隧道爆破下建筑结构的损伤机理和易损构件,并探究了基于高阶局部模态的爆破振动下结构振动的损伤机理;阐述振动安全标准及改进方法;最后指出今后的研究重点:①建立同时考虑结构承重构件和非承重构件的三维全结构模型,探究爆破振动下非承重构件的振动反应及损伤情况;②基于结构动力学和高阶模态理论,通过分析爆破振动主频与结构高阶模态频率之间的关系,探索建筑结构在隧道爆破下的高阶模态振动效应及损伤特征;③需要综合考虑结构峰值振速—峰值应力的耦合响应特征来探究建筑结构在隧道爆破振动下的损伤机理,辨识易损构件,改进和完善爆破振动安全标准;④结合大数据、信息化和结构健康监测技术,实现动态化、定量化和精细化评价爆破振动下建筑物安全和结构损伤。     

基于AEEMD和改进DATA-SSI算法的桥梁结构模态参数自动化识别

模态参数作为桥梁结构最重要的动力参数之一,在实际运用中,可通过监测其变化情况来辨识结构的使用性能,精确地参数识别对保障桥梁健康运营具有十分重要的意义。鉴于此,该文对现阶段常用的振动信号降噪处理算法和模态参数识别算法进行了相应的改进。一方面,提出一种新的信号自适应分解与重构算法,即自适应总体平均经验模态分解算法（AEEMD）,该算法相比总体平均经验模态分解算法（EEMD）而言,能够根据信号的自身特征自动化确定添加白噪声的幅值标准差和集成平均次数|能更好地处理端点效应|同时还能够保证所得本征模态函数之间不存在模态混叠现象|最终实现有效IMF分量的自动化筛选和信号重构。另一方面,将多维数据聚类分析算法引入随机子空间算法中,并以频率值、阻尼比以及振型系数为因子建立判别矩阵,以智能化区分虚假模态和真实模态,最终实现模态参数自动化识别。文章最后分别用模拟信号和实际桥梁测试信号对所提算法的有效性进行验证,结果表明,该文所提算法能运用于实际桥梁结构的模态参数自动化识别。     

随机子空间法在海上风电结构模态参数识别中的应用

频率、阻尼比等是海上风电结构动力分析的重要设计参数.但是,环境激励下海上风电结构实测振动响应噪声水平高、信噪比低,应用传统随机子空间方法(SSI)进行海上风电结构模态参数识别十分困难.对海上风电高桩承台基础进行现场测试,并对环境激励下海上实测数据进行模态参数识别,旨在获取结构频率及阻尼信息.为提升模态参数识别精度,应用奇异值分解技术实现模型定阶,模型阶次得到了合理确定;同时,应用稳定图分析技术,噪声模态得到有效识别.结果表明:结合模型定阶与稳定图分析技术,随机子空间法可以比较准确地获得环境激励下的海上风电基础结构的频率及阻尼信息.     

基于分布式同步采集的赛格大厦结构动力学参数识别

在大型复杂工程结构上进行现场模态测试时,由于结构规模体量大并存在空间隔断,导致数据采集设备与传感器之间快速布设数据传输线困难。因此,有必要解决不同位置分布式同步采集设备时间精确同步问题,研发易于快速安装的分布式数据采集和无线传输设备。为此,提出基于“北斗”卫星授时的结构振动分布式同步采集算法,集成分布式同步采集硬件与研发数据在线采集和无线传输软件,获取大型复杂工程结构不同空间位置时间同步动态响应,基于随机子空间算法自动识别工程结构服役状态下真实的模态参数。在赛格大厦振动事件溯源工作中,该系统成功捕捉到5月20日12:00—13:00结构共振时第69层与桅杆底部的加速度响应,发现四次共振均以频率2.12 Hz振动主导。基于该系统在环境激励条件下的现场模态测试,识别结构前19阶动力学参数,发现频率2.12 Hz是主体结构弯扭耦合和桅杆面内对称振动模态。基于现场激振测试识别频率2.12 Hz对应的阻尼比,发现阻尼比随着振幅的增加突然减小然后逐步增加,较低的阻尼比是导致赛格大厦发生共振的原因之一。     

基于动力性能指标的巴东大桥震后工作状态评估

如今大跨度桥梁的应用越来越广泛,其结构的健康监测和工作状态的评估已成为当今土木工程界研究的热点。近几年来,随着振动测试、模态分析、动力识别等技术的不断发展,为桥梁工作状态评估提供了可靠依据。该文以2013年12月16号发生过地震的巴东长江公路大桥为研究背景,采用环境随机激振法,对桥梁进行基于动力性能指标的振动测试,通过计算机进行模态识别技术得到被测结构的动力特性,进而利用动力性能指标对大桥震后的工作状态进行评估。     

某轻型柔性钢结构人行天桥的动力特性分析

以某轻型、柔性钢结构人行天桥为工程背景,对该人行天桥进行了现场动力测试,运用有限元分析软件SAP2000建立了该天桥的有限元模型并对其模态参数进行了分析,通过参数分析得到了结构振动频率和各参数之间的关系,更好地了解了结构的动力特性。基于这一关系及动力实测结果,对初始有限元模型进行了修正,从而得到了天桥结构的基准有限元模型,此基准有限元模型对该结构今后的加固改造及振动状态评估具有宝贵的参考意义。     

某既有钢结构人行桥的动力特性分析

介绍了对一座钢结构人行桥进行的全桥动力测试,并对结构的动力特性进行了分析。利用有限元计算软件进行了结构模态分析,通过参数分析找到了各参数与结构振动频率之间的关系。基于这一关系以及实际动力测试结果,通过对有限元模型参数进行一系列修正,建立起可用于该结构加固改造前后状态评估的基准有限元模型。该方法以及参数分析后得到的相关结论可为类似结构的设计与加固改造提供借鉴。     

基于模态修复的索网结构关键刚度补偿方法

通过动力模态测试可以便于监测索网结构的刚度。通常仅需测试少量目标模态即可评价对主控荷载作用下的结构变形起主要抵抗作用的关键刚度。针对由预应力偏差引起的结构刚度退化问题,提出了通过补张拉来修复目标模态以实现索网结构关键刚度补偿的方法,建立了索网结构预张力偏差、单元长度误差与结构刚度矩阵变化之间的解析关系,分析了目标模态参数修复与结构关键刚度补偿间的理论关系。给出了一种密频区域内目标模态集合的简便扩展方法。基于矩阵摄动理论,建立了补张拉索的索长调整量与目标模态参数变化量间的方程。对于限定补张拉索数量的情况,采用补张拉索的优选策略以提高目标模态参数的修复精度。利用所提出的方法对一个具有预应力偏差的马鞍形索网结构算例进行了补张拉分析。计算结果表明,通过目标模态修复和补张拉索优选可以有效实现索网结构关键刚度偏差的补偿。     

网架模型结构模态分析的试验研究

实验模态分析是综合运用线性振动理论、动态测试技术、数字信号处理和参数识别等手段,进行系统识别的过程。模态分析是有效的结构检测和安全评估的方法之一,它是根据测量模态参数(固有频率、阻尼比、振型、模态刚度、模态质量)相对于正常值产生的变化,并通过相关分析与识别来判断结构安全程度的一种先进方法。本文通过对网架模型结构进行试验模态分析,研究了试验模态技术在实际运用中的试验方法,识别系统的模态参数并与有限元分析进行比较,有限元结果与实测频率有一定的不同,但前四阶模态频率的差值百分比均在9%以内,说明实测的结果与有限元分析是比较吻合的。     

泉州镇国塔抗震能力探讨

使用SLJ-100型三分向力平衡加速度计监测了泉州镇国塔在环境振动激励下的加速度响应,基于MATLAB平台编制的数据处理、分析、模态识别程序,识别出镇国塔平动前三阶模态频率、阻尼比和振型;并依据相关文献,对测试结果进行修正,得到大、中震地震作用下镇国塔的自振周期和阻尼比。基于镇国塔结构动力特性,结合镇国塔实测的几何尺寸和结构构造,应用振型分解反应谱法和冲量法对镇国塔分别在水平地震作用下和竖向地震作用下进行抗震能力分析与评估。结果表明:塔体截面抗水平地震作用的能力,在"小震"和"中震"作用下是足够的,在"大震"作用下则严重不足;塔体截面抗竖向地震作用的能力有富余;该石塔"小震"下处于弹性状态,"中震"下进入塑性状态,"大震"下将出现严重破坏。上述结果可为古建筑抗震减灾提供参考。     

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。     

模态综合法精度分析

模态综合法是研究振动问题的常用方法。本文以均匀直角梁在它本身平面内的弯曲振动问题为例,运用模态综合法,选取不同主振型,分别计算它的平面弯曲振动的前两阶固有频率,比较不同主振型下所得出的近似频率的精度。同时,将模态综合法两种不同振型下的计算结果与有限元法计算结果相比较,通过近似频率的精度比较,来分析不同振型下模态综合法的计算精度。     

基于环境激励测试的开元寺塔动力性能分析

采用环境随机激励技术对定州开元寺塔的动力特性进行现场测试，提出一种新的空间测点布置方案——同向平行测试法，利用该方法可以对开元寺塔平动及扭转模态分量进行有效测量。基于现场实测数据，结合Welch自功率谱密度法和随机子空间法得到砖塔的自振频率、振型等参数，并反演推算出砖塔结构的层间刚度。研究表明砖塔东北侧新砌筑结构层间刚度普遍大于东南侧旧塔体结构，随着高度的增加砖塔的层间刚度逐渐减小。基于动力测试分析数据，建立并修正了ABAQUS有限元模型。有限元模型模态分析结果与实测结果对比误差较小，说明模型较为可靠，可以为古塔的后续动力响应分析提供数值模型。