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.     

地震作用下密频拱桥Rayleigh阻尼的优化解

为建立频谱密集结构的阻尼矩阵,以地震反应谱理论为基础,基于完全二次组合(CQC)提出了求解Rayleigh阻尼系数的优化分析方法.在此基础上,为实现任意阶模态阻尼比等于精确阻尼的要求,利用Lagrange乘子法进一步建立了求解Rayleigh阻尼系数约束优化方法.以一座斜交曲梁下承式钢结构吊索拱桥为例,讨论优化分析所得Rayleigh阻尼系数的稳定性,比较了不同的优化目标组合、约束条件对优化参考频率和地震反应的影响,以及约束优化解中约束模态的选取问题.数值分析结果表明,与平方和开平方组合(SRSS)相比,CQC组合所得的Rayleigh阻尼系数的地震反应计算误差更小,约束模态应该选取对结构地震反应有显著贡献的第一阶模态.     

基于独立成分分析的结构模态参数识别

结构模态参数,包括模态振型、模态频率和模态阻尼,是结构健康监测与结构状态评估的前提.通过采用独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)技术将结构的响应信号分解为若干个相互独立的表征各阶特性的分离信号,进而采用单自由度系统参数识别技术对分离信号进行识别,从而完成对结构的模态振型、模态频率和模态阻尼的识别.最后,采用一三层框架模型作为数值算例对该方法进行验证.结果表明,ICA技术可以有效地识别结构模态参数.     

利用实模态修改方法进行复模态参数修改

在进行结构修改时，实模态方法比复模态方法计算工作量小很多，但它仅适用于无阻尼或比例粘性阻尼情况。论述了两种模态理论的统一性并依此从复模态参数中近似提取比实模态参数，用实模态方法修改复模态参数。应用表明，特征值的修改结果与理论值误差很小，特征向量误差大一些，阻尼比的预测尚需研究。     

复杂三维外形旋翼气弹稳定性分析

针对带有后掠、下反构型的复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题进行分析。基于中等变形梁理论以及Hamilton原理，在桨叶运动学描述中引入节点转换矩阵在有限元总体阵组集中引入变形相容原则，建立面向复杂三维外形旋翼的结构动力学模型，并在算例验证的基础上针对复杂三维外形旋翼气弹稳定性问题展开参数影响分析。研究表明：桨尖后掠引起挥舞-扭转结构负耦合效应，造成一阶扭转模态频率和模态阻尼比降低，一阶扭转模态阻尼最大降低90%;桨尖下反引起摆振-扭转结构正耦合效应，造成二阶摆振模态频率降低，一阶扭转模态阻尼比最大降低62%,采用后掠带下反设计会大大降低扭转稳定性。     

环境激励下特高压输电塔线体系气动阻尼的识别

结合±800 kV特高压直流输电线路气弹模型的风洞试验,利用经验模态法、随机减量法及H ilbert变换法识别环境激励下气弹模型的结构参数.研究输电单塔及塔线体系在不同风速下气动阻尼及固有频率的变化特性.结果表明:在环境激励下,结构频率有随风速减小的趋势,而气动阻尼比有明显增加,特别是塔线体系较单塔更为显著;塔线体系的频率及阻尼比较单塔均有提高,阻尼比提高较为明显,随着风速的增加,气动阻尼变化明显,气动阻尼对风振响应的影响应引起重视.     

最小二乘复指数法在排气管试验模态分析中的应用

最小二乘复指数识别法(least squares complex method,LSCE),不仅适用于弱阻尼也适应于强阻尼密集模态识别.针对某轿车双排气管,采用LSCE法进行排气管试验模态分析,得到该排气管的模态分布比较密集的结论.试验表明,LSCE法对模态参数识别具有很强的适应性.     

关于线性离散系统模态阻尼比矩阵和系统阻尼比矩阵的研究

本文将单自由度系统阻尼比的概念推广到多自由度系统,在临界阻尼矩阵的基础上提出了系统阻尼比矩阵和模态阻尼比矩阵的概念.进而,本文还导出了判断系统各模态上的振动性质(过阻尼、欠阻尼、临界阻尼或混合阻尼)的判据式.系统阻尼比矩阵和模态阻尼比矩阵对由实验得出的实模态阻尼系统的阻尼比提供了一种直观的表达,在复模态情况下,模态阻尼比矩阵和实验测定值在定性的意义上也是完全一致的.     

IITD算法在滑油管路模态参数辨识中的应用

将端点延拓引入本征时间尺度分解(ITD)中用于改进其端点效应,并将改进的ITD法(IITD)用于结构模态参数识别,提出了基于IITD的模态参数识别方法(IITD-MPI).将IITD-MPI用于位移仿真信号和滑油管路测频信号的模态参数识别研究.研究结果表明,对于位移仿真信号而言,与理论值相比,IITD-MPI法辨识的模态固有频率最大误差小于0.6%,阻尼比最大误差为1%.对于滑油管路测频信号而言,IITD-MPI法辨识的模态固有频率与测试模态频率相比,差别在0.15%以内,其辨识的阻尼比与半功率带宽法识别的阻尼比差别不大于3%.由此,验证了IITD-MPI法的有效性和实用性.     

基于HHT和WT识别高层建筑模态参数的比较研究

现役高层建筑动力响应的实测与参数识别对结构动态数据资料的补充和设计准确性的校验是十分必要的.首先回顾了基于HHT和WT识别结构动力参数的基本原理;接着,基于高层建筑动力响应的实测数据进行了结构固有频率和阻尼比的识别.结果表明,对结构固有频率和低阶阻尼比的识别两者都具有较高的准确性;而对于高阶阻尼比的识别,两者有较大差别.对于固有频率呈密集分布结构的动力参数识别,WT方法通过调整小波中心频率而实现频率分离,因而WT方法更为简单有效.     

密集模态的判断准则

用特征向量转角给出了一种密集模态的判别准则。算例表明本文方法有效     

腐蚀损伤结构振动特性的数值模拟

为了研究腐蚀对LYl2-CZ铝合金板性能的影响,采用有限元法对航空结构中的主体材料LYl2-CZ铝合金板进行了不同程度腐蚀后的动力特性分析,得到其在不同腐蚀损伤后的固有频率．结果显示,均匀腐蚀造成板的固有频率显降低,而局部坑蚀对固有频率影响不大．最后通过对板上随机分布有不同深度腐蚀坑进行动力响应分析,发现腐蚀深度对其坑底部的主应力影响比较大,一般随着腐蚀坑的深度增加而增大．     

混凝土局部受压的三个基本问题

为了解决混凝土核心面积对局压承载力的影响、计算底面积重叠的密布预应力束锚具下混凝土局部受压承载力计算和预应力混凝土构件端部锚固区三类间接钢筋的计算与配置这三个目前局部受压研究中亟待解决的问题,开展了理论分析和试验研究.结果表明:核心面积对局压承载力影响显著,局压承载力随着核心面积的增大而增大;密布预应力束锚具下混凝土局压承载力应按整体计算;预应力混凝土构件端部的三类间接钢筋可分别计算,协调配置.基于研究成果,提出了相应问题的解决办法.     

基于优化阶跃激励的索穹顶密集模态测试方法

针对索穹顶模态频率分布密集的特点,以经典的稀疏时域法（STD）为例,解释此类常规方法进行结构密集模态识别精度低的原因.为了提高识别精度,配合模态识别的时域法,提出基于优化阶跃激励的密集模态测试方法.该方法通过优化激励的布置和大小,增强结构自由振动中待识别模态的贡献且同时抑制邻近模态的贡献,采用遗传算法来寻求最优激励模式.利用Geiger索穹顶算例来考察方法的有效性.分析结果表明,优化阶跃激励可以使密集模态识别问题转化成为孤立模态识别问题,采用该方法可以有效提高索穹顶密集模态的识别精度.     

基于模态参数验证的机床结构件优化设计

基于有限元分析和试验测试相结合的方法,研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例,建立床台实际几何形状的有限元模型,分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMS SCADAS Ⅲ-305振动测试设备和PolyMAX方法,得到床台在0~512 Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵,表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化,根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明,通过二次设计得到轻量化的床台结构,切削点处变形更小,第一阶固有频率更大,实现了更好的动态性能.     

一种判定杆系结构动力稳定的新方法——应力变化率法

针对结构动力失稳的判定问题，提出了一种适用于杆系结构动力稳定分析的应力变化率法.基于杆系结构发生动力失稳时的总应变能突变特征，推导总应变能同杆单元应力变化率之间的关系，并分析应力变化率的变化规律，建立了判定系结构动力失稳的应力变化率准则.以四种突间杆系结构为例，应用应力变化率准则进行了结构的动力稳定分析，并将结果同位移准则分析的结果进行了比较.结果表明，应力变化率准则可以有效判定杆系结构的动力失稳，并且在判定结构的局部失稳方面非常有效和明确.     

Optimal Structural Modifications of a Gun Tripod for Desired Natural Frequencies

Sensitivity analysis and structural modification techniques are used to investigate the structural modifications of a machine gun tripod which suffers from severe vibration during firing due to the resonance. The finite element analysis and modal test techniques are used to determine the natural frequencies of the machine gun. The sensitivities of natural frequencies with respect to the structural parameters of the tripod are obtained by the method of sensitivity analysis, and they can be used as an indication for the structural modification of the tripod so as to shift the natural frequencies effectively. By the structural modification techniques, finally, the optimal structural modifications of the tripod for desired natural frequencies are made to avoid the resonance, and this optimal structural modification is verified by re-analysis of the modified structure and the vibration contrast between original structure and modified structure. The research resulted in a successful structural modification for desired natural frequencies, which can avoid the resonance and thereby greatly improve the shooting precision of the machine gun during firing.     

圆柱形薄壳结构的试验模态分析方法研究

针对某圆柱形薄壳结构,采用锤激法和Modal Impact分析软件,分别应用SIMO、MISO和MIMO方法进行了对比试验,获得了满足模态置信准则要求的试验数据.3种方法获得的实验结果与有限元计算结果进行了对比分析.结果表明,SIMO和MISO试验方法应用于圆柱形薄壳结构的模态分析均存在局限性,或者出现"漏频"或者不能得到明显的振型.MIMO试验模态分析方法能够较好地解决以上2种方法存在的不足,在激励与响应选择适当的情况下,可以得到全面准确的模态分析结果,适用于圆柱形薄壳结构的模态分析.     

弦支穹顶结构预应力设计及其抗震性能研究

本文给出了弦支穹顶结构的一种基于平衡矩阵理论和最优化理论的预应力确定方法。通过对不同预应力水平以及不同上部单层网壳截面弦支穹顶的模态分析讨论了该结构体系的动力特性。并研究了弦支穹顶在地震作用下的基本特性,对比分析了相应单层网壳和弦支穹顶的动力响应。分析结果表明：弦支穹顶结构的自振频率随着预应力水平的提高而增大;但随着上部单层网壳刚度的增大,预应力的大小对其自振频率的影响逐渐减小;弦支穹顶的下部张力集成体系（索杆体系）降低了上部单层网壳大部分单元在地震作用下的最大应力,尤其是外层单元的应力。     

空间充气展开天线支撑结构的模态分析

利用ANSYS对充气展开天线支撑结构进行了模态分析,单元模型采用ANSYS提供的四边形四节点壳单元,利用Block Lanczos方法（兰索斯法）分析了结构的固有频率和相应的振型,并进一步研究了结构尺寸每数对结构模态的影响,给出了结构固有频率随结构尺寸参数的变化曲线．分析结果表明,结构的尺寸参数对支撑结构的模态有着重萼的影响．