基于地震激励的混凝土桥梁模态参数识别

为探讨基于地震激励下自然激励技术(NExT)结合特征系统实现算法(ERA)对于混凝土桥梁模态参数识别的可行性,对某一预应力混凝土连续梁桥进行了数值仿真分析。通过有限元分析软件建立了桥梁的三维实体模型,对模型进行有限元模态分析和时程分析,并利用强震记录实现地震激励,利用加速度信号、考虑外界白噪声的影响,在仅有输出响应信号的情况下采用NExT/ERA方法识别预应力混凝土桥梁的模态参数。通过数值仿真分析,识别出结构前4阶模态参数,与有限元模态分析得到的模态参数相比较,二者误差较小,吻合较好。     

环境激励下结构模态参数识别的量子粒子群算法

环境激励下的结构模态参数可以通过不同点输出信号的互功率谱识别出来.将包含结构模态参数的互功率谱理论公式与不同点输出信号计算得到的互功率谱之差作为目标函数,通过搜索模态参数的取值而使目标函数最小,从而将优化问题转化为模态参数识别问题.量子粒子群算法是一种基于群体智能理论的优化算法.论文将量子粒子群算法应用到上述优化问题中识别环境激励下的结构模态参数.最后采用数值模拟的简支梁对该方法进行有效性验证.结果表明,量子粒子群可以有效地识别环境激励下的结构模态参数.     

基于时域分析的风载激励下桥梁结构动力特性识别

为研究环境激励下针对混凝土桥梁结构动力特性的识别问题,将现有的时域分析方法进行改进。利用自然激励技术与特征系统实现算法相结合,模拟风载激励对一预应力混凝土连续梁桥进行动力特性识别的有限元仿真模拟分析。利用随机减量技术和Ibrahim时域联合算法和有限元模态分析进行结果对比验证。仿真模拟结果表明,基于最常见的环境激励———风载激励识别混凝土梁桥的动力特性参数是行之有效的。运用自然激励技术与特征系统实现算法相结合的时域分析方法识别结果较为准确,为此类结构的健康监测和结构设计提供了有效支持。     

环境激励下大跨度连续刚构桥动力分析模型修正

为了快速准确地对黄河某特大桥进行损伤识别,采用了一种环境激励状况下,基于优化理论的有限元模型修正方法.首先通过振动测试,利用环境激励下的功率谱峰值法,获得模态参数.使用ANSYS建立桥梁的参数化有限元模型,选取灵敏度高的刚度参数,根据最优化理论进行迭代修正,最终得到了黄河某特大桥有限元修正模型.通过对有限元模型进行动力特性分析,结果表明:修正后模型的模态特征值与实测值吻合度更好,前20阶主要振型的频率误差基本在2%以下,精度较高;修正后,桥梁混凝土整体弹性模量确定在每平方毫米340 000～370 000N之间,箱梁刚度分布基本符合现场的表观损伤调查结果.在正常通车情况下即可检测桥梁,无需交通管制,相对传统的人工激励方式,不会对桥梁构成额外伤害;利用现有的有限元软件ANSYS,不用计算繁琐的质量、刚度矩阵即可进行损伤识别,适合于大跨度连续刚构桥损伤识别的应用.     

QPSO算法识别环境激励下结构模态参数

实际工程中,系统的输入一般是未知的或者是不可测量的,识别结构的模态参数只能采用响应信号。并且一般环境激励下结构的输入信号是可以假设为白噪声激励,其信号的功率谱可以视为一常数。笔者利用量子行为粒子群优化（Quantum-behaved Particle Swarm Optimization,QPSO）算法将环境激励下结构模态参数识别问题转化为一个多维优化问题。最后采用一数值模拟的三层框架对该方法进行验证。结果表明,量子粒子群算法可以有效地识别结构模态参数。该研究结果可作为结构损伤识别的基础。     

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.     

基于环境激励的混凝土梁式结构模态参数识别

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自然激励技术(NExT)、特征系统实现算法(ERA)进行详细讨论,并针对两种算法的特点,将其结合形成NExT/ERA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...     

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.     

多跨预应力混凝土桥梁结构动力特性研究

基于振动理论的桥梁损伤检测方法需要精确提取桥梁的动力参数,动力参数识别是桥梁损伤检测的首要步骤。为了提取5跨预应力混凝土简支梁桥的动力参数,在桥梁上进行了两组振动试验,分别研究了每跨桥梁的动力特征和5跨桥梁的整体振动特性。所有单跨的4阶动力参数将根据智能无线传感器测量结果,应用快速傅立叶变换、半功率带宽法和交叉反应谱法计算得到。同时也讨论了振动传输,激励跨桥梁和非激励跨桥梁之间的关系。研究结果表明:桥墩长度会影响桥梁的自振频率;存在碎石均布荷载的情况下振动可以在所有跨桥梁之间传播;受竖向激励的一跨桥梁主振型为弯曲模态,非激励跨桥梁主振型趋向于扭转模态。研究结果将作为桥梁健康监测技术的基础研究。     

环境激励下桥梁模态参数识别的频谱方法综述

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵进行对角化实现结构模态参数的识别。此外,将复模态指示函数应用于功率谱密度,形成了频域分解方法。最后,讨论了多参考最小二乘复频域方法,该方法具有内存需求低、计算时间短以及自动化程度高等特征,因此其在桥梁结构的模态参数识别中具有良好的应用前景。     

Dynamic analysis and modal test of long-span cable-stayed bridge based on ambient excitation

To study the stiffness distribution of girder and the method to identify modal parameters of cable-stayed bridge, a simplified dynamical finite element method model named three beams model was established for the girder with double ribs. Based on the simplified model four stiffness formulae were deduced according to Hamilton principle. These formulae reflect well the contribution of the flexural, shearing, free torsion and restricted torsion deformation, respectively. An identification method about modal parameters was put forward by combining method of peak value and power spectral density according to modal test under ambient excitation. The dynamic finite element method analysis and modal test were carried out in a long-span concrete cable-stayed bridge. The results show that the errors of frequencies between theoretical analysis and test results are less than 10% mostly, and the most important modal parameters for cable-stayed bridge are determined to be the longitudinal floating mode, the first vertical flexural mode and the first torsional mode, which demonstrate that the method of stiffness distribution for three beams model is accurate and method to identify modal parameters is effective under ambient excitation modal test.     

膈膜式传感器微压电复合薄板的模态分析

为了分析柔性谐振膈膜式微传感器在设计中的微压电复合薄板模态问题,采用近似理论方法与有限元法分别对方形压电复合薄板的模态进行了分析.推导出压电层和支撑层的势能与动能表达式,给出利用瑞利法求解一阶频率的过程.借助微系统设计开发与仿真软件,依据器件加工工艺,建立了器件三维模型.使用软件的有限元分析功能,对其进行了网格划分和模态分析,给出了一阶和二阶模态振型及模态频率.通过对仿真结果的讨论,为传感器的设计提供了借鉴.     

预应力连续箱梁桥的动力有限元模型修正

以张家港河大桥为对象,建立主桥的初始有限元模型,基于频率指标和振型相关系数指标,定义了相比传统更合理的目标函数,利用实数编码加速遗传算法,基于环境激励模态试验的前7阶模态参数,对其初始有限元模型进行修正,并利用后3阶模态参数,对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知,采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法,对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正,获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。     

镍基合金各向异性阻尼特性的建模与识别

研究耐高温镍基合金各向异性阻尼特性的建模与识别 .利用三维流变模型建立材料的粘弹性本构方程 ,依据复模态理论的一个特性和试件的有限元运动方程 ,建立试件的模态阻尼比与材料阻尼常数之间的关系方程 .通过极小化测量与计算出的试件模态阻尼比 ,实现材料阻尼常数的识别 .与目前已发表的结果相比 ,用本方法得到的仿真结果 ,跟试验数据有较好的一致性 .     

基于神经网络的混凝土斜拉桥健康状态评估

根据混凝土斜拉桥的结构特点,以双连体独塔斜拉桥为工程依托,通过建立实桥动力有限元模型,以模态分析结果为桥梁健康状态评估提供数值模拟试验模型及试验数据。借助Matlab图形用户界面,选择神经网络参数(网络的类型、网络拓扑结构、各层传递函数、特征参数、数据前处理方法及训练样本个数),构建BP神经网络,在对混凝土斜拉桥结构健康状态评估模型研究的基础上,提出了基于人工神经网络的评估技术,并通过实桥应用,完成对样本矢量的输入,以及对所建网络的训练,为实现混凝土斜拉桥健康状态评估提供合适的工具。结果表明,该方法能够有效反映在用混凝土斜拉桥结构的健康状态。     

220t矿用自卸汽车动力学研究

对220 t电动轮矿用自卸汽车进行整车结构设计,通过对实体结构简化处理得到整车实体模型.利用ANSYS软件建立整车满载工况的有限元模型,经模态计算得到整车的低阶固有频率,并对固有频率所表现出的主振型进行了分析.基于标准的频域路面功率谱密度函数,通过频/时变换得到时域路面随机位移函数,计算了路面随机位移时间函数激励下整车的动力响应,获取车架、前后桥、车厢、悬架等主要受力构件的位移随时间变化的规律.根据模态和动力响应分析结果针对具体研究车型的初设计提出了改进意见,指出了对主要受力构件进行疲劳分析的必要性.     

基于自适应多元变分模态分解的电力系统低频振荡模态辨识

针对电力系统多元非线性信号模态辨识困难的问题,提出一种自适应多元变分模态分解方法(自适应MVMD)对多元低频振荡信号进行辨识.自适应MVMD法通过对构建的多元约束变分模型迭代求解获得最优分离模态集合,避免了噪声扰动下的模态混叠及虚假模态等问题.首先通过最大复原近似度确定分离模态数K,然后利用自适应多元变分模态分解法对多元信号进行辨识以获得模态集合,对各信号中同频模态分类提取,并利用Hilbert变换以及傅里叶变换频谱分布对振荡参数进行辨识.测试算例及仿真算例证明了该方法的有效性,与经验模态分解法对比结果显示自适应MVMD法对含噪声信号辨识能力更强.     

洪家渡水电站厂房矩形钢管混凝土叠合柱抗震分析

基于大型通用有限元分析软件ANSYS,针对洪家渡水电站厂房钢—混凝土叠合排架柱,建立了矩形钢管混凝土柱三维动力有限元计算模型.对钢管混凝土叠合柱进行了模态分析和共振校核,并运用反应谱法计算了叠合柱沿横截面的长度方向和厚度方向水平地震时的地震反应.计算成果合理,符合工程实际,为工程设计提供了科学的参考依据.