状态空间下基于小波变换的时变系统参数识别

基于状态空间和小波理论提出了时变系统的参数识别方法。该方法将线性时变系统的二阶振动微分方程转化为状态空间里的一阶微分方程组,再对系统的自由响应数据进行小波变换,利用小波尺度函数的正交性,又将一阶微分方程组的求解转化为线性代数方程组的求解问题。识别出等效的系统转移矩阵,再利用特征值分解,可以得到系统的模态参数,然后将等效的系统转移矩阵与实际物理模型中的质量、刚度和阻尼矩阵对照,识别出系统的刚度和阻尼矩阵。以4层楼房剪切模型为例,对突变、线性变化和周期变化3种情形下的时变参数进行了识别,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。     

基于扩展卡尔曼滤波的结构参数和荷载识别研究

经典的扩展卡尔曼滤波（Extend Kalman Filter,EKF）方法可有效识别结构参数,但却需要已知外部激励,然而,在工程实际中,有些外激励往往难以实时获取。为此,该文提出了一种基于EKF的未知激励下的结构参数和荷载识别方法。通过在观测方程中引入投影矩阵,实现了结构参数的识别,同时,利用最小二乘估计实时识别了未知的外激励。为了验证该方法的有效性和鲁棒性,文中采用了三个数值算例：四层的Benchmark模型、分段线性系统和非线性Duffing系统。数值分析的结果表明,该方法不仅能够准确识别线性和非线性结构的参数,还能有效识别作用于这些结构的外激励。     

用于时变系统参数识别的状态空间小波方法

该文利用系统的激励和受迫响应数据,基于状态空间和小波变换理论,提出了一种识别时变系统参数的新方法.该方法首先将线性时变系统的二阶振动微分方程转换为一阶状态方程,然后对系统的激励和响应信号进行小波尺度函数空间投影,利用小波尺度函数的正交性,把一阶状态空间方程解耦为线性代数方程组.其次求解方程组,识别出不同时刻的等效系统转...     

基于模态参数识别的悬架系统状态监测方法及试验研究

悬架系统直接关系到车辆的安全性、平顺性和操稳性,由于路面激励是随机激励,对悬架系统的状态监测一直是研究难点。该文提出一种新的悬架状态监测方法,利用仅需输出的平均相关随机子空间法识别模态参数,再通过模态参数变化对故障造成的悬架刚度变化进行监测。首先对平均相关随机子空间法在较高阻尼比下的识别效果进行分析,验证算法在悬架监测中的可行性;然后基于车辆七自由度振动模型对模态参数进行仿真识别,分析路面激励及噪声对识别结果的影响,并提出基于振型和模态能量的监测方法;最后设计利用9轴MEMS惯性传感器的试验方案对正常及故障状态进行监测,验证方法的可信度。     

变电站继电保护状态评估的探讨

实施继电保护状态检修将提高电网二次设备健康水平,将变电一、二次设备的状态检修管理融为一体,提高检修计划的科学性和合理性。通过对淄博供电公司继电保护状态评估工作的阐述,对变电站继电保护状态评估的实施进行分析和探讨。     

基于预防性试验的变电设备状态评估方法研究

变电设备状态评估能够为状态检修提供依据,预防性试验的结果是状态评估的重要数据来源,因此要基于预防性试验建立相应的评估方法。根据预防性试验的内容将变压器中的故障状态量以及特征状态量相关数据信息提取出来,然后根据关联规则对两者之间的关系进行深入分析,再运用层次分析法计算各状态量的权重,对状态量的评分与权重值的乘积进行加和,可得到整体的状态评分,完成状态评价。在效果检验阶段,采集5台变压器的预防性试验数据,利用该方法进行状态评估,最终计算5台变压器的状态评分,并诊断异常运行状态的故障类型,验证了评价方法的有效性。     

贮仓结构参数的频域识别

本文提出了一种贮仓结构参数的频域识别方法。本文在建立贮仓结构多质点体系计算模式的基础上,运用最小二乘识别理论,基于分析结果与试验结果的差别,迭代修正贮仓多质点体系中的参数,建立了贮仓结构参数的频域识别方法;并且,进行了贮仓结构的模态试验,实施了贮仓结构参数频域识别的全过程。计算结果表明,所建立的方法可产生良好的参数估计。     

非线性参数结构系统的参数识别

本对基于时域信息的非线性参数系统参数识别问题进行了研究。首先提出了一种非线性参数系统的分类方法。然后对非线性参数系统的参数化问题进行了讨论：本提出用NEWTON RAPHSON方法进行非线性参数系统识别方程的求解，并用埃特金加速法提高迭代收敛的速度。章的最后以剪力墙参数的识别问题为例演示了本所提方法的有效性。数值算例表明，识别结果的精度和识别耗时对参数初值的选取并不敏感。     

电力变压器状态评估及故障诊断方法

电力变压器是我国电力系统中的核心设备,其运行状态直接影响了整个电力系统的运行,是居民和工业用电的可靠保障。因此在建设电力系统时,一定要采购质量过硬,运行可靠的变压器,同时还要对变压器的运行状态参数进行检测,及时发现和预测变压器可能出现的故障,提前采取措施,避免发生事故。本文就电力变压器的运行状态评估和故障诊断方法进行了分析研究,希望能给电力从业者在电力变压器的日常维护带来一定的积极意义。     

利用组合参数的结构损伤识别及试验研究

利用状态向量直接求导的新方法，全面地分析了基于结构振动模态参数(频率、特征向量和动柔度)关于设计参数(质量、刚度和阻尼)的相对灵敏度。该方法比传统的方法计算简单方便，而且弥补了传统方法中参数考虑不全的缺点，这样更符合实际工程。对一框架结构进行了数值模拟分析，研究表明动柔度矩阵关于结构刚度灵敏度相对于其他模态参数为最高，振型次之，频率为最小，这对选取损伤特征参数时有重要参考价值。提出由结构前几阶固有频率变化率、频率变化比值以及动柔度置信因子构成的组合参数作为神经网络的输入向量的损伤识别方法，对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验。试验结果表明：采用组合参数训练的神经网络，对结构损伤位置和程度识别较采用单一参数具有更好的识别效果。     

基于反馈控制结构动力特性的损伤统计识别方法

提出了一种基于反馈控制结构动力特性的损伤统计识别方法。该方法采用基于独立模态空间的反馈控制法,有目的地配置闭环系统的极点,根据损伤前后闭环系统的特征值构造损伤指标,并以该损伤指标构造统计量,采用假设检验法识别损伤是否发生。三跨梁和Benchmark结构的数值算例表明该文提出的损伤识别方法能够较显著地提高损伤指标的灵敏度,在低信噪比的环境下能准确有效地检测结构小损伤是否发生。     

基于统计损伤理论的硫酸盐侵蚀混凝土本构模型研究

基于统计损伤理论及宏观试验现象,该文建立了考虑硫酸盐侵蚀影响的混凝土单轴、双轴压缩统计损伤本构模型。混凝土变形破坏被理解为细观断裂、屈服两种损伤模式的连续累积演化过程。硫酸盐侵蚀效应改变了混凝土微结构的组成成分和力学特征,进而改变了微裂纹萌生、扩展的形态以及损伤的累积演化过程,可通过改变断裂和屈服两种细观损伤机制演化过程的概率分布形态来模拟。分析结果表明：在硫酸盐侵蚀环境下,侵蚀程度的加深显著改变了混凝土细观损伤累积演化过程,最终导致混凝土宏观力学性能呈现先“强化”后“弱化”的现象。在此过程中,细观损伤演化过程呈现出明显地规律性,可由统计损伤模型中5个特征参数的变化规律表征。该文模型为复杂环境下侵蚀混凝土细观损伤过程预测和分析提供了新的方法和工具。     

小冲孔试样弹塑性蠕变损伤的有限元分析

综合考虑了小冲孔试样实验过程中的弹性、塑性及蠕变等因素,采用了Mises型流动法则和改进的K-R蠕变损伤本构方程,建立了ABAQUS有限元模型,模拟计算了550℃三种载荷条件下,Cr5Mo试样的弹塑性蠕变过程,分析试样的中心蠕变挠度、蠕变应变随时间的变化规律,当量应力的分布情况,以及试样的蠕变损伤与位置的关系,同时分析了挠度与应力对网格的敏感性。结果表明:模拟结果与实验结果很接近,且与单轴实验的应变曲线十分相似;整个试样在中心损伤比较严重,呈现明显局部化特征;讨论了试样网格的敏感性,试样半径方向0mm~1mm之内应力变化幅度比较大(除约束点),并且应力的最大值也出现在这个区域,在这个区域进行网格细化提高计算的精确性,而其他区域采用粗网格减少计算成本,达到精确性和经济性的平衡。径向上网格大小对挠度影响比较大,应力对网格大小不敏感。     

结构试验中均布载荷的气囊加载系统设计方法

围绕新颖的气囊加载方式,建立了气囊加载系统的力学分析模型,着重探讨了气囊加载装置设计中的关键问题,认为:必须消除沿加载面曲率较大方向的气囊织布表面张力影响,而当加载面曲率不大时则不需采取限制措施。张力的限制采用在加载面边界处进行张力阻断的方法来替代传统气囊加载系统中采用的封闭金属容器限制方法,降低了试验成本且提高了试验可观测性。同时,设计了加载载荷控制律并提出了相应的加载系统验证方法。最后,通过一个飞机机身框段结构模型的加载试验,验证了采用气囊加载系统进行均布载荷加载的可行性。     

基于静态参数识别的火灾后混凝土结构受火温度估计

工程中通常需要对遭受火灾而未倒塌的混凝土结构进行安全评价,以确定其损伤程度,为结构的拆除或加固提供可靠依据。结构外表面和内部曾受到的受火温度是火灾后混凝土结构安全评估研究中关注的关键问题,也是其是否安全的判定准则之一。该文基于静态测量数据的参数识别方法,利用混凝土受火逐层损伤的特性以及火灾后力学参数与温度的对应关系,建立了估计火灾后混凝土结构内的温度梯度分布的反演格式和算法。最后通过数值算例验证了该方法的可行性和准确性。     

改进的子空间方法及其在时变结构参数辨识中的应用

本文给出了一种可用于时变结构参数辨识的子空间跟踪方法。子空间方法运用特征分析理论,通过矩阵分解来得到信号子空间。首先将要跟踪的矩阵变换为一种适合在线跟踪的格式,将新的数据信息组合成一个维数不变的矩阵,通过对该矩阵的奇异值分解来更新上一步的信号子空间。这样就避免了对一个不断增长的Hankle阵做奇异值分解,有效的缩减了计算量。将该方法用于机械臂系统,通过施加一个随时间变化的力来改变机械臂的固有频率。选择合适的遗忘因子以协调跟踪能力和辨识仿真结果证实了算法跟踪时变参数的能力。     

APPLICATION OF CONVEX ANALYSIS CONCEPTS TO THE NUMERICAL SOLUTION OF ELASTIC-PLASTIC PROBLEMS BY USING AN INTERNAL VARIABLE APPROACH

Stepwise holonomic elastic-plastic problems are considered both at the material level and at the structural level by using an internal variable formulation (in which a free energy and a dissipation function ptay a central role). Under convenient hypotheses concerning the material behaviour, some extremal properties are proved, which imply that the elastic-plastic response can be determined by solving non-linear (mostly unconstrained) programs. The paper also discusses the links with extremum theorems previously demonstrated by other authors on the basis of a different approach, which explicitly consider yield surfaces and sometimes plastic multipliers, leading lo non-linear constrained optimization problems. Finally, limit analysis and shakedown problems are briefly discussed within the context of the same internal variable formulation.     

近场地震作用下巨-子隔震结构振动台试验

基于子框架隔震的巨-子结构可以解决高层隔震结构受限于高宽比限值的问题,现有研究主要集中在理论、数值分析及远场地震作用。该文设计制作了一个具有三个巨型结构层的巨-子结构实验模型,将铅芯隔震支座设置在子框架底部,对巨-子结构进行了近、远场地震作用下无控和有控的振动台对比试验。试验结果表明：在子框架与主框架的连接部位设置隔震层,对主框架的地震反应具有明显的调谐减震作用,对子框架的地震反应也具有显著的隔震作用;近场地震作用下主框架和子框架的地震反应都要大于相同场地的远场地震动。超设防烈度近场地震作用下,隔震子框架与主框架发生碰撞,对结构的舒适性和安全性产生不利影响。     

压力管道腐蚀灾变检测的应变敏度比法

基于结构振动模态测试理论和有限元方法提出了压力管道腐蚀检测的应变敏度比法。首先,通过位移模态及应变模态建立了腐蚀管道的定位检测判据。其次,制备不同缺陷的管道,应用应变敏度比法检测判断缺陷位置,结果表明,检测位置与实际损伤位置完全一致。最后,通过数值算例证实用前1阶模态分量数据检测的结果与实际缺陷基本一致。通过实测和数值算例证明了只测试损伤及未损伤结构的低阶模态参量,便可进行有效的检测,而低阶参量是相对简单易测,从而使该方法应用于工程实际更显便利。     

混凝土Johnson-Holmquist 本构模型关键参数研究

在防护工程的定量分析中,确定合理的混凝土本构参数是提高计算和设计可靠度的基础。为此,采用理论分析、实验和数值模拟的方法研究了混凝土Johnson-Holmquist (JH)模型的参数取值问题,运用灵敏度分析识别了JH 模型的关键参数,通过总结相关文献提供数据并进行统计分析确定了三段式经验状态方程,提出了通过假三轴实验获取极限面参数A、B、N、S_max的方法,并结合实验与文献数据确定了不同强度类型混凝土的极限面参数组,分析了被动围压SHPB实验中的应变率效应,拟合了应变率200s^-1~500s^-1范围的率相关参数。最后对工程计算中JH模型参数的取值提出了建议,并给出了3个数值计算案例。