基于滑窗OPTICS算法和DATA-SSI算法的桥梁模态参数智能化识别

针对现有基于数据驱动的随机子空间(data-driven stochastic subspace identification,DATA-SSI)算法存在的不足,无法实现稳定图中真假模态的智能化筛选,提出了一种新的模态参数智能化识别算法。首先通过引入滑窗技术来实现对输入信号的合理划分,以避免虚假模态和模态遗漏现象的出现;其次通过引入OPTICS(ordering points to identify the clustering structure)密度聚类算法实现稳定图中真实模态的智能化筛选,最后将所提算法运用于某实际大型斜拉桥主梁结构的频率和模态振型识别过程中。结果表明,所提改进算法识别的频率值结果与理论值(MIDAS有限元结果)以及实际值(现场动力特性实测结果)间的误差均在5%以内,且识别的模态振型图与理论模态振型图具有很高的相似性。

图尔敏论证模型在高中生物SSI教学中的应用研究——以器官移植为例

随着科技的迅猛发展以及生物知识领域与社会环境的日益交融,高中生物学教学亟需与时俱进,不断更新教学内容和方法,以适应时代的变化和需求。本文深入探讨了在高中生物社会性科学议题(socioscientific issue,SSI)(科学、技术与社会议题)教学中引入图尔敏论证模型的教学策略,旨在提升教学效果并培养学生的核心素养;通过精心设计的SSI与图尔敏论证模型相结合的教学框架,构建了一个稳定且高效的教学模式,并以“器官移植”为具体案例,详细阐述了这一教学框架的应用。这种SSI与图尔敏论证模型相结合的教学方式为高中生物学教学提供了宝贵的参考,有助于全面培养学生的生物科学核心素养和综合能力。

社会意向与教育发展的价值共演——论SSI教育实践与未来发展

随着新课标颁布,跨学科主题教学受到广泛重视。作为STEM教育等跨学科模式的补充,SSI教育重新被业界人士关注,以期补充其他跨学科教育类型的不足。SSI教育注重科学性、人文性与伦理性等方面,有助于促进学生面对真实社会问题时的高阶思维能力与科学情感态度及价值观的养成,从最初的议题中心教学发展至今已历经百年实践。相比其他形态,SSI教育具有议题选择的社会多元性、教学模式的样态独特性、思维发展的论辩冲突性,旨在为更高质量的育人目标提供路径支持。但本土化实践仍需结合新课标的导向要求,探索社会发展重大议题的适时融入、教师跨学科教学知识信念的强化赋能、人工智能支持下的新型教学模式建构等进行有机统整,融会贯通,实现当前社会情境要求下的教育综合育人目标。

考虑SSI效应的升降作业平台惯容减振优化设计

升降作业平台在野外工地、河滩等环境中高空作业时,其支腿底盘的明置基础与软土地基会发生动力相互作用,从而改变作业平台系统的动力特性。提出了考虑土与结构相互作用效应下的含3种不同惯容减振系统(SIS,SPIS-1,SPIS-2)的升降作业平台动力学模型,推导了作业平台在简谐激励下的振幅放大因子以及在随机激励下的响应均方值的解析表达式。利用遗传算法分别求解了位于中硬土、中软土以及软弱土3种地基表面的作业平台在H_(∞)和H_(2)优化准则下,惯容减振系统的最优设计刚度比和阻尼比。对最优状态下的各减振系统进行减振效果分析,结果表明:SPIS-2减振系统效果最佳,不仅最大程度地抑制了升降作业平台的共振效应,而且更有效地拓宽频带范围;SSI效应可以降低简谐激励下作业平台的位移振幅放大因子和随机激励下作业平台绝对位移的均方值;SSI效应对简谐激励和随机激励下惯容减振系统的最优设计参数影响很小,因此针对3种惯容减振系统位于不同地基表面下的最优设计参数拟合出经验公式,为升降作业平台的研发和减振设计奠定了理论基础。

考虑SSI效应的带地下室RC框架结构抗震性能研究

土-结构相互作用效应(Soil-Structure Interaction,SSI)是带地下室钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构抗震性能分析的重要因素。基于模态和动力时程分析,通过有限元分析软件系统探究了地下室顶板嵌固、基础顶面嵌固和考虑SSI效应地下室周围土体嵌固等3种不同嵌固方式的RC框架结构抗震性能。结果表明:考虑SSI效应带地下室RC框架结构的自振周期明显延长,其中心柱剪力、各层加速度和层间位移角均有所减小;基础顶面嵌固模型未考虑SSI效应,其计算结果较为保守;SSI效应对带地下室RC框架结构会产生较大的减震影响。

考虑SSI的层间隔震结构在三维长周期地震下的响应研究

为进一步研究考虑SSI效应的层间隔震结构在三维长周期地震下的响应规律以及与普通地震动作用下的区别,分别输入一维、二维、三维的普通地震动与长周期地震动。针对在长周期地震动三维输入工况下支座应力远超规范值的问题,在原支座的基础上,增加竖向隔震装置,不仅减小了支座应力,同时进一步验证了三维隔震结构在长周期地震作用下的可靠性。研究发现,长周期地震动作用下,考虑SSI效应的层间隔震结构地震响应大于普通地震动输入下的响应;三维长周期地震下结构地震响应大于一维和二维输入下的响应;三维隔震结构在长周期地震作用下仍然可以有效隔离竖向地震,支座应力有效减小,地基土体应力得到优化,具有良好的隔震效果。

考虑SSI的滑坡区输电塔线体系安全性分析

为探究边坡变形对输电塔线体系安全性的影响规律,以位于滑坡体上的某输电塔线体系为研究对象,采用有限元数值计算方法,考虑塔线耦合作用、土-结构相互作用(SSI)以及边坡变形程度与方向的影响,建立了输电塔线体系整体有限元模型,探究了塔线体系受力特性对边坡变形的响应规律,提出了可用于评估滑坡区输电线路安全性的2个参数,即铁塔塔腿支座位移以及塔腿根开变化值。结果表明:在典型边坡变形作用下,上部塔线体系的失效以第一横隔面以及导线悬挂点附近主材、交叉斜材等杆件的屈服为标志;边坡变形角度对塔线体系失效特征的影响不大,但对其抗边坡变形能力的影响显著;总体来看,塔线体系承受一定倾角边坡变形的能力远小于承受水平地表变形的能力,其中大部分情况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的70%~80%,拉伸变形工况下只能承受水平地表变形工况下塔腿支座变形的60%左右。研究结果对滑坡区输电铁塔的安全防治有指导意义。

基于改进SSI法的加工机器人工作模态在线辨识

为提高串联式机器人的加工能力,提出一种基于改进SSI法的加工机器人工作模态在线辨识方法,该方法首先在传统SSI法的基础上进行改进,利用NExT法、模态置信因子及模态保证准则3种手段来提高加工机器人工作模态参数辨识精度。其次,利用加工机器人铣削加工振动数据对其走刀路径上关键点位出的模态频率和阻尼比进行在线辨识。最终,通过机器人切削加工实验验证该方法,实验结果表明,相比于锤击实验结果,改进SSI法模态参数辨识误差在7%以内,且相比于传统SSI法,改进SSI法模态参数辨识精度更高。因此,若仅关心模态频率及阻尼比,该方法可实现加工机器人走刀过程中模态参数的在线辨识,可为后续机器人进行工艺规划和优化提供输入条件。

SSI效应对结构地震响应的影响规律研究

SSI效应是影响土体线性、非线性性能以及地震响应的重要因素之一,当土体进入非线性或变形较大时,会引起土体附近结构动力特性发生变化。该文从数值模拟、振动台试验2个方面对国内外现有SSI理论、研究成果等进行总结阐述。对比分析刚性地基和SSI效应作用下不同类别结构的地震响应。结果表明,考虑SSI效应更符合结构实际的震害情况。不同类别的场地对结构动力特性的影响不同,SSI效应对结构抗震性能的影响存在两面性。

采用SSI协议实现的通信控制器设计

提出一种部署在FPGA器件的SSI通信方法,应用在数据传输领域。SSI通信控制器采用高频时钟同步边沿检测原理对输入时钟信号进行采样,实现数据接收时通信速率的自动兼容功能。通过测量10 Mb/s通信速率时硬件接口时序参数,验证控制器IP功能正常且信号质量良好,采用仿真测试分析控制器IP读、写操作时有效通信带宽都达到设定通信带宽的99.9%以上,验证控制器性能能够满足通信接口需求。

基于SSI的高中生物学论证式教学设计——以“疫苗接种”为例

现如今论证式教学成为科学教育领域的一个重要话题,而社会性科学议题由于其自身的争议性和开放性在进行论证式教学时具有天然优势,很适合作为论证话题,而在高中生物学课堂上展开的此方面的研究还比较少。因此本文探讨了基于社会性科学议题在高中生物学课堂上该如何开展论证式教学,利用论证式教学提高学生的论证能力和学生的科学素养。

考虑SSI效应的层间隔震与基础隔震结构地震响应对比分析

为探究不同地基上的层间隔震和基础隔震结构在考虑SSI效应后的地震响应差异,选取一个适合采用隔震技术的规则结构,以5层缩尺的规则结构模型进行振动台试验,探究结构在刚性地基、硬土(vs=300m/s)与软土(vs=80m/s)地基上结构动力特性与地震响应。结果表明:对于模型,考虑SSI效应时基础隔震结构隔震效果优于层间隔震结构;土性地基上层间隔震结构和基础隔震结构自振周期较刚性地基上延长;地基土体对地震波存在明显的放大作用和滤波效应,软土地基能明显增强地震波中的低频成份、过滤高频成份;对比分析揭示了土性地基上隔震结构,层间隔震体系下部结构的位移响应在考虑SSI效应时显著放大,在工程应用中应予以着重考虑。

考虑SSI效应储油罐的子结构实验方法与数值模拟

提出了应用振动台子结构试验方法来研究考虑土-结构相互作用(SSI)效应储罐的抗震性能,该方法将土体简化为双自由度八参量集总参数模型进行模拟,储罐作为试验子结构应用振动台加载,两部分联机完成振动台子结构试验。该方法能完成大比例尺储罐试验,具有传统试验方法难以比拟的优势。然后,通过数值模拟分析了SSI效应对储罐动力响应的影响。分别研究了不同储液高度和不同地基刚度对储罐位移和加速度响应的影响。研究结果表明:考虑SSI效应时,罐体位移响应和加速度响应均有所减小,土质越软,效果越明显;随着储液高度的增高,位移、加速度反应呈现减小趋势。

基于VMD-SSI的结构模态参数识别

将变分模态分解(VMD)和随机子空间法(SSI)结合,提出了基于VMD-SSI的结构模态参数识别新方法。针对VMD中的模态分层数K值确定困难的问题,提出模态重复比率准则,保证了模态信息的有效分解。依据模态重复比准则确定测量信号的最优分层数K;利用VMD方法进行信号并行分解,用奇异值分解(SVD)去噪,以提高模态参数的识别精度。用该研究提出的VMD-SSI方法识别模态固有频率和阻尼,用VMD方法辨识模态振型,将VMD-SSI法应用于外伸梁模型的模态参数识别,并利用统计理论分别检验识别的模态频率、模态阻尼和模态振型的精度。结果表明, VMD-SSI法识别模态参数的精度高于传统SSI法。

基于EMD和SSI的电力系统低频振荡模态参数识别方法

针对目前引发电力系统低频振荡的多重机理的实际情况,提出基于EMD和随机子空间(Stochastic Subspace Identification,SSI)的识别电力系统低频振荡模态参数的新方法。该方法直接根据端部量测数据识别出系统的低频振荡模态参数。在系统正常运行或者小扰动下可直接用SSI识别系统的弱阻尼模式、频率、阻尼和振型;在系统处于异常运行或者故障状态时,运用EMD对量测数据进行时空滤波和平稳化处理,由SSI辨识出相应的系统状态矩阵,经过模态分析得出低频振荡的上述模态参数。数值仿真及实例分析均表明该方法运行速度快,参数识别精度高,为电力系统低频振荡问题的研究提供了新的思路与方法。

SSI体系阻尼比实测及其分布规律研究

阻尼比是结构动力分析的重要动力特性参数,目前规范采用的阻尼比是基于刚性地基或近似刚性地基的试验结果,未能考虑土与结构相互作用(SSI)效应。针对SSI效应问题,体系阻尼比的准确评估是其动力分析的重要前提。为了实现实际SSI体系阻尼比值较准确的识别,提出环境激励下SSI体系阻尼比测试与识别方法,并应用这一识别方法,给出西安及其周围地区82幢各类SSI体系基本等效黏滞阻尼比的实测识别结果。同时在实测阻尼比数据的基础上,初步研究实际SSI体系阻尼比的总体分布规律、影响因素和取值范围。

SSI体系阻尼特性振动台模型试验研究

土与结构由于材性上的差异,其相互作用体系通常被认为是非经典阻尼体系。在振动台模型试验的基础上,研究软弱地基基础上的土-结构相互作用体系的阻尼特性问题。在递增的振动台模拟地震作用下,通过对模型体系不同部位测点的传递函数、自振频率、模态阻尼比等实测数据的对比,考察SSI体系合成模态、合成模态阻尼比的存在性及其动力非线性产生后的变化规律。结果表明,土-结构相互作用体系具有十分明显的经典阻尼特性,在SSI体系抗震设计方法中可以按经典阻尼体系考虑。

考虑SSI效应的核电站厂房楼层反应谱对比分析

在集总参数表征的场地动阻抗框架内,国内外主要核电厂抗震设计规范均推荐单一常系数弹簧-阻尼器并联体系表征均质场地动力模型。结合土-结构相互作用数值分析的最新发展,本文以CPR1000型反应堆厂房的集中质量简化模型作为研究对象,基于ASCE4-98规范、RCC-G规范、集10参数等适用于均质场地的集总参数地基模型以及适用于非均质复杂场地的粘弹性人工边界场地模型,开展了直接法和阻抗子结构法两种时程分析方法的对比研究,并将得到的楼层加速度反应谱与SASSI程序计算结果进行对比,互相验证了不同地基动力数值模型以及计算方法的有效性,对于评价核电厂地基适应性具有一定的指导与参考意义。

基于能力谱法的SSI体系抗震pushover分析方法

本文首先经过2次等效将土与结构相互作用的多自由度体系等效为单自由度体系,并给出了修正反应谱和等价能力谱的确定方法,进而提出了基于能力谱法考虑土与结构动力相互作用(SSI)效应的结构体系pushover分析方法(SSIPA);然后对3种不同高度考虑SSI效应的结构体系在5条地震动作用下采用本文提出的方法进行了算例分析,将结果与非线性时程分析的结果进行了比较,研究了本方法的适用性和准确性;最后,与建筑抗震设计规范的设计反应谱相结合,对9层考虑SSI效应的钢结构用本文提出的方法进行了弹塑性地震反应分析,根据我国抗震设计规范的规定进行抗震性能的评估验证了本方法的可行性。

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。