基于耦合系统环境振动试验的结构和TMD参数识别

为了实现TMD现场调试,提出了一种通过测试结构-TMD耦合系统的环境振动响应,识别结构模态频率、阻尼比和模态质量以及TMD的频率和阻尼比的方法。该方法通过测试环境激励下结构和TMD的响应,采用随机子空间算法,评估离散状态矩阵;将离散状态矩阵减缩和转化成单自由度结构和TMD耦合连续状态矩阵;并根据连续状态矩阵评估质量比、结构和TMD的固有频率和阻尼比。数值仿真分析结果发现:①该方法可行且识别结果精度高;②该方法适用于多模态振动结构。单层框架试验研究验证了该方法的有效性。     

具有弹性耦合结构振动系统的自由界面模态综合法

本文给出了以弹性连结件为耦合件的振动系统自由界面模态综合技术,把弹性连结件定义为“软子结构”单独处理,其余部件自然划分为若干子结构。利用有限单元法获取各子结构自由界面模态信息,用子结构的截断主模态及其高阶剩余柔度修正项作为结构 RayLeigh-Ritz 分析的假设模态,从而大幅度压缩了结构分析自由度。实例计算表明,该方法具有良好的综合精度,是分析具有弹性耦合结构振动问题的有效方法。     

从自由响应中识别振动系统参数的Prony算法

本文把Prony复指数模型转换为ARMA模型,并建立了Prony识别算法(PIA)。在PIA中,本文引入了时间序列分析中的反向滤波技术、辅助变量方法和矩阵的奇异值分解技术,并利用估计位于单位圆内外的Prony极点分布来判别真伪模态。文中给出了数字仿真试验,且当单自由度系统的信噪比为0dB情形和两自由度系统为重频率情形仍能收到较好的效果。文中的模型试验把这一识别算法应用于识别悬臂梁的动特性。     

利用ARMAX模型识别结构模态参数

由振动系统的运动方程建立了描述系统输入、输出和噪声特性的外源自回归滑动平均 (ARMAX)模型。采用近似极大似然法估计ARMAX模型系数 ,克服了传统极大似然估计方法的高度计算复杂性 ,需要对参数的初值进行猜测的缺点。仿真结果表明本文方法鲁棒性较好。     

由自由振动响应识别非线性系统参数的一种方法

本文提出了一种由自由振动响应识别非线性系统参数的方法,即首先用直接摄动法求出系统自由振动的近似解作为数学模型,然后用最小二乘法来识别系统的物理参数.此方法具有精度高、应用方便的特点.     

结构模态参数识别讲座

第三讲频域识别(二)——优化方法图解识别方法具有简便直观的优点,但存在着识别精度较差的缺点。因为试验数据不可避免地存在噪声干扰,而图解方法不能排除这些干扰,这样个别数据干扰误差将直接影响参数估计的结果。因此图解方法是一种粗糙的估计方法,严格地说,它不是系统识别的内容。完整的系统识别不是利用个别的试验数据,而是采用一系列的试验数据,经过优化运算,按一定准则建立一个尽可能接近实际系统的数学模型,因此优化的方法可以尽可能地排除干扰误差。优化方法要处理大量数据,一般都使用计算机计算,所以又称为计算机方法。     

结构模态参数识别讲座

第四讲时域识别识别结构模态参数的频域方法是通过输入、输出数据得到频响函数(或传递函数),然后由传递函数数据在频域内识别模态参数。这类方法有直观、准确、物理概念清楚等优点,因此常用于结构动态特性的分析中,特别是单点激振模态分析中,一般是在停机(离线)状态下进行。时域识别方法是一种近代的参数识别方法,它直接利用输入、输出的时间历程数据进行参数识别,不必将时域数据转换为频域数据,因此可以不用FFF装置,这是它的优点之一。另外在时域法中还发展了利用环境激振数据(或运行测试数据)进行识别,这时可以不要输入数据(因为输入数据往往是不知道的),这是它的优点之二。但不完整的数据(缺少输入数据)不能进行完整的识别,它不能识别完整的模态参数和结构参数。因此也有人将频域方法和时域方法结合起来研究。     

结构模态参数识别讲座

第五讲结构参数识别一用试验数据修改分析模型结构动力学的理论分析方法已经被许多人研究,并且已经有了很多很好的计算程序供人们使用,同时,结构动力学的试验方法也日趋成熟。然而结构的分析和试验之间存在着一定的距离,这主要是分析过程中的种种假定造成的。这就有必要来研究试验和分析之间关系,当前主要是研究怎样用试验数据修改分析模型。这方面的问题随着结构的大型化和复杂化而日益迫切。它在预     

结构振动的独立模态和耦合模态的组合控制

基于模态空间控制的基本原理，提出了一种将独立模态控制与耦合模态控制相结合应用于结构振动主动控制中，得以利用两者的优点而使控制更加有效和稳定的方法。利用该组合控制法，可实现在一个控制过程中实时跟踪主被控模态的变化从而对其实施独立模态控制以达到有效地抑制结构的主要振动。而对其它非主控模态则实行耦合模态控制。这样，可使控制系统的稳定性提高、减少作动器／传感器的数量、降低控制能耗，并能在不同的激励下达到最佳的控制效果。     

非自伴随振动系统的模态参数识别问题

本文研究了n个自由度的质量、刚度、阻尼矩阵都不对称的所谓非自伴随振动系统的特征问题,讨论了它与自伴随系统的差别,应用它与伴随系统的双正交性,状态向量方程仍能去耦简化为2n 个单自由度方程,在此基础上求得了在任意激振力下系统的瞬态响应,导出了传递函数的表达式,并研究了该系统的模态试验和模态参数识别方法,指出其试验和计算工作量与自伴随系统一样,但是只能应用传递函数矩阵的某一列元素的试验数据。     

人体-结构系统静态耦合的模态参数

摘要：静态人体与结构之间的相互作用称为人体-结构系统的静态耦合。通过建立人体-结构系统的静态耦合运动方程,确定了系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。采用状态空间法求解其特征方程,得到了系统的频率和阻尼比,研究了人体与结构的质量比、频率比、阻尼比、人位于结构上的位置等参数对系统动力特性的影响。结果表明：人体既可以降低结构的频率,也会增加结构的频率;同时,人体既可以增加结构的阻尼,也会降低结构的阻尼;影响人体-结构系统频率的主要因素是人与结构的质量比、频率比、人位于结构上的位置,而人体的阻尼比对频率的影响较小。最后,通过简支梁振动试验,验证了分析模型的正确性。试验表明,不同姿态下的人体具有不同的动力特性,其对结构动力特性的影响也不同。     

基于响应协方差小波变换和SVD的结构工作模态参数识别

对系统响应的协方差作小波的时频分解,利用信号互协方差与自协方差的小波变换系数的比值来识别结构的工作模态振型,由矩阵奇异值分解(SVD)从小波变换时频分析结果确定小波脊,通过实际结构多测点数据,利用小波系数比值来反映振型,识别结构各阶工作模态参数(固有频率、阻尼比和振型)。用数值模拟算例和实桥环境振动试验数据对方法进行了验证,并与频域峰值法和时域随机子空间识别方法结果进行了比较,结果表明,该方法可以准确地识别出结构的工作模态参数,特别是阻尼和振型的识别。     

露天矿爆破时砖混结构房屋振动响应的模态参数识别与爆破减振方法

为确保矿区周围房屋安全,采集矿区周围单层砖混结构房屋的爆破振动信号,根据运筹模态分析（operational modal analysis,OMA）相关理论,运用希尔伯特黄变换（Hilbert Huang transform,HHT）和小波包分解的方法对爆破地震波信号进行了分析。确定了单层砖混结构房屋地基与墙壁爆破振动信号的各阶固有频率,得到了不同振动方向各阶的固有模态函数（intrinsic mode function,IMF）贡献率。结果表明:地基与墙壁的IMF贡献率存在明显差异;地基高频序列IMF贡献率较高,墙壁的低频序列IMF贡献率较高。对墙壁测点数据进行分析可知:随着墙壁高度的增加,低频段,低频能量逐渐减小;高频段,高频能量逐渐增加。改变装药结构与间隔起爆时间,可使爆破地震波出现峰谷叠加现象,从而减小爆破振动效应,降低质点的振速。     

利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法

利用结构位移模态试验和应变模态试验参数和神经网络方法对结构损伤定位和定量辨识问题进行了研究。为获得对结构损伤更加敏感的结构损伤识别指标,在分析现有识别指标的基础上,提出了用于神经网络方法的六种基于结构模态试验参数的损伤识别指标,并对它们进行了实例识别和比较研究。它们均能对结构的损伤进行预报,其中应变类型的损伤识别指标对结构损伤的敏感度比位移类型的损伤识别指标高。     

基于响应传递比的桥梁结构工作模态参数识别

响应传递比在系统极点处与输入无关,并且等于振型比。基于这一独特性质,可以融合多个激励工况下的测试值构建传递比矩阵,并通过奇异值分解技术快速判断出系统的极点,进而根据传递比向量直接估算出振型向量。为了研究该方法在土木工程结构的工作模态参数识别中的应用,首先通过数值算例验证了响应传递比方法可以有效剔除谐波输入引起的虚假模态。此外,通过一环境激励下实桥的振动试验对该方法进行验证,并与有限元方法和随机子空间法结果进行了对比。结果表明,响应传递比方法能够有效地运用于环境激励下桥梁结构的模态参数识别。     

二自由度参数振动自由响应逼近

对二自由度参数振动问题,应用反馈调制概念,将参数振动的自由振动响应表示成为以振荡频率和参数激励频率的线性组合,用矩阵三角级数进行逼近。应用谐波平衡,将二自由度参数振动方程转化为无限阶线性代数方程组;从齐次方程非零解得到特征方程,通过数值解得到主振荡频率;引入归一化模态,求解出模态、系数矩阵及自由响应通解,由初始条件确定自由响应的任意常数;定义一个计算误差函数,将该方法和龙格-库塔法进行比较,当逼近级数项数大于一定项时,计算误差值比龙格-库塔法要小的多。因此,所给的矩阵三角级数表达为二自由度参数振动自由响应逼近提供了一种有效的解析分析工具,它具有理论研究和工程应用的价值。     

基于自由响应数据的时变系统物理参数识别

提出了一种基于自由响应信号识别时变系统物理参数的子空间方法.该方法以任意组合的位移、速度、加速度响应信号为测量信息,通过对仅利用一组响应信号组成的Hankel矩阵做奇异值分解,识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的刚度、阻尼矩阵.以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同信噪比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性.     

飞机紊流激励响应的模态参数识别

风洞颤振试验中通常采用紊流自然激励,提高了模态参数识别的难度。发展了两类紊流激励响应的模态参数识别方法:一是采用随机子空间方法结合经验模态分解方法识别信号的模态参数;二是采用随机减量技术、自然激励技术提取自由衰减响应,进而利用矩阵束方法进行参数识别。紊流激励响应仿真数据与风洞试验数据分析结果表明:采用这两类方法都可以进行单测点紊流激励响应信号的模态参数识别,识别结果具有较高的准确性,结合速度-阻尼比法与颤振裕度法,有助于颤振边界的提前预测。