环境激励下识别结构模态自然激励-时域分解法

针对环境激励下的结构模态参数识别问题,提出识别位移模态新方法—自然激励-时域分解法。将所分析的时域分解算法适用条件由结构自由振动响应信号推广至普遍情况。建立自然激励技术统一模型,证明白噪声激励下结构位移响应的互相关函数经处理可获得与单位脉冲响应函数具有相同数学结构的新函数。该函数满足时域分解算法的推广适用条件。并通过数字滤波器将两者结合建立自然激励-时域分解法,该法用自然激励技术获得新函数替代时域分解算法中结构自由响应函数构造响应时间历程矩阵,可为环境激励下仅有结构有限测点响应识别位移模态提供新途径。用仿真算例验证该方法的合理性及有效性。

基于频率及振型参数的结构损伤识别方法

本文对基于结构模态参数的损伤识别方法进行了深入探讨,对一种传统的基于频率变化的结构损伤识别方法进行了分析改进,并建立了一种新的基于频率和振型参数的结构损伤识别方法。通过数值仿真证明传统的基于频率变化的结构损伤识别方法的单步识别精度随单元刚度损伤程度的增加而降低,提出此类方法宜设计成迭代算法,数值仿真结果表明本文的修正建议是合理有效的。针对有损结构前几阶固有频率和对应的模态位移可供利用的情况,提出一种基于广义逆的损伤识别方法,数值仿真结果证明了该方法的有效性。

多自由度系统自然激励技术的统一模型

结构运行状态下的模态参数提取是结构健康监测系统需要解决的关键问题之一。自然激励技术的提出为大型复杂工程结构运行状态下的模态参数提取提供了一条新的途径。原始自然激励技术给出了单输入白噪声激励下利用结构位移响应的互相关函数进行模态识别的理论模型,对于多输入情况则缺乏相应的理论模型。本文在单输入理论模型的基础上进一步发展了自然激励技术:推导了多输入独立白噪声激励下多自由度系统结构位移响应的互相关函数的解析公式,并分析了它与单输入情况下互相关函数之间的关系;基于此互相关函数定义了一个新函数,证明它含有结构各阶模态信息,可以表达为一系列衰减正弦函数之和,并且各个组分正弦函数的频率等于各阶模态的有阻尼固有圆频率;提出了以新函数为核心的同时适用于单输入和多输入情况的模态识别算法,建立了自然激励技术的统一模型。

单输入多自由度系统自然激励技术的解析格式

自然激励技术的提出为大型复杂工程结构环境激励下的模态提取提供了一条新的途径,但对于单输入的情况存在以下问题:白噪声激励下结构系统位移响应的互相关函数公式中的相位角和幅值缺乏解析表达式;当动力荷载恰好作用在系统某阶振型的节点时可能出现的现象缺乏分析和物理解释。发展了单输入自然激励技术,推导了白噪声激励下结构位移响应的互相关函数,给出了其中相位角和幅值的解析表达。研究发现,当单输入动力荷载恰好作用在系统某阶位移模态的节点时,任意两自由度位移响应的互相关函数中将不含有频率值等于该阶模态有阻尼固有频率的简谐成分,即该阶模态的信息在互相关函数中得不到反映。