基于频率变化的有载桥梁模态振型识别改进方法

车辆静置法识别桥梁振型克服了车辆移动扫描方法中路面不平顺激励难以消除的局限,大大改善了振型识别精度。该方法本质上是利用车辆停放位置不同时桥梁频率的变化进行振型识别。因此,对静置车辆-桥梁系统频率的准确估计是保证振型识别精度的关键所在。首先考虑车辆悬挂特性,推导了静止车辆-桥梁耦合系统方程,获得了有载桥梁的耦合系统频率解析式;在此基础上,提出基于频率变化的有载桥梁振型识别改进方法,并通过数值算例和模型试验对其进行验证;进一步分析了不同车体简化方法(附加质量模型与质量-弹簧模型)对桥梁频率及振型识别结果的影响;最后讨论了静置车辆-桥梁耦合系统频率的影响因素。结果表明:提出的改进方法较附加质量法相比有更好的振型识别精度,且可准确预测有载桥梁频率的变化;静置车辆-桥梁耦合系统的频率总是成对出现,耦合系统频率的变化与车/桥频率比、车/桥质量比以及车辆停放位置有关,且对车/桥频率比最为敏感。研究思路不仅适用于公路桥梁的振型识别,还可扩展到利用静止人群进行人行桥或轻柔楼盖的振型识别。

基于车桥振动的桥梁振型识别及主梁挠度计算方法

根据桥梁间接测量法的基本原理,对一座三跨连续梁桥建立车桥振动有限元模型,提取匀速通过桥梁时车辆竖向加速度时程响应,利用中心差分法计算接触点加速度时程响应,采用快速傅里叶变换得到加速度频谱图,应用峰值拾取法识别出桥梁的前三阶频率;利用带通滤波技术从接触点竖向加速度响应中提取与桥梁频率相关的分量响应,通过希尔伯特变换得到测试桥梁的前三阶振型,并与有限元理论振型进行比较。结果表明:车体质量的改变对于振型识别没有明显影响;车速较低时对于振型的识别不利,但选择合适的驱车速度仍能够保证振型的识别精度。基于桥梁有限元模型,将识别的振型进行质量归一化,计算主梁的测试位移柔度矩阵,设计桥梁标准荷载试验方案,利用柔度矩阵计算主梁在试验荷载下的预测挠度,并与理论挠度进行比较。结果表明,在合适的车速下,预测挠度与理论挠度误差基本满足工程精度要求。

基于快速独立分量分析的模态振型识别方法研究

快速、准确地识别出结构的模态参数,特别是结构的振型是结构损伤精确识别与健康监测的重要前提。大多的模态参数识别时域方法都是从曲线拟合的角度或解算特征值的过程来实现。振型向量通过求解各阶模态的留数获得,这些方法依赖于模态频率与模态阻尼的识别。本文提出一种模态振型的直接提取方法,该方法基于快速独立分量分析技术,以模态响应之间的独立性构造目标函数,通过优化目标函数寻求振型向量的最优解,直接从结构自由响应或脉冲响应的数据矩阵中提取结构的振型向量。三自由度数值算例表明该方法有效,具有很高的识别精度且对测量噪声具有很好的鲁棒性。

用互功率谱进行未知激励下的模态振型识别

在激励满足白噪声的假设下 ,可以将互相关函数代替脉冲响应函数用于多参考点最小平方复指数法 ,单独利用响应数据求出系统的自然频率和阻尼 ,但无法获得模态振型。该文提出了一种用互功率谱求振型的方法 ,并对此理论进行了详细推导 ,以一悬臂梁为例对该方法进行了试验验证。结果表明 ,采用该方法能够有效地识别出模态振型 ,从而弥补了复指数法在未知激励下进行模态分析的不足。

量测噪声对输入未知条件下结构频率及振型识别的影响

利用输入未知条件下结构模态参数识别的方法 ,通过仿真算例分析了测试噪声对识别的影响 ,最后利用同济大学图书馆地脉动加速度反应实测数据 ,对其模态参数进行了识别 ,得出了一些结论。

基于Kohonen网络的钢筋砼简支梁振型识别实验研究

结构的振动测试中，正确识别结构的低阶频率和振型尤为重要。一种基于Ｋｏｈｏｎｅｎ网络的结构振型识别方法，为长期以来振型识别难的问题提供了一条简洁有力的途径。实测数据分析表明，本方法具有很好的鲁棒性。

基于振动能量分布的模态振型识别及频率继承性分析

在商用车振动系统中,对乘坐舒适性影响最大的是驾驶室悬置和前后主悬架。这两个参数对整车模态频率的分布起着关键的作用。为了研究整车频率分布与两者的关系,本文在整车多体动力学振动模型的基础上,分别建立驾驶室隔振系统模型和悬上质量(驾驶室和车架)隔振系统模型,并且提出以振动能量分布来识别振型的方法,确定整车振动系统中各阶模态来源。最后提出频率继承率的概念,并以此评价识别出的对应模态间联系的密切程度。模态来源与频率继承率将为后续的优化改进提供重要参考。

基于竞争网络的简支梁振型识别

用动力破损评估方法对结构进行损伤评估时 ,正确识别结构的低阶频率和振型很重要。文章阐述了用神经网络来识别结构振型的途径 ,结合工程实际 ,比较了网络无误差学习和带误差学习情况下的识别。

基于统计矩理论的梁式桥模态振型识别新方法

传统的桥梁模态振型识别方法往往存在费时费力、抗噪能力较弱等缺点,为改善传统识别方法的不足,提出一种新型的基于统计矩理论的桥梁模态振型识别方法,并结合新型间接量测技术,进行理论和数值试验分析。利用安装有加速度传感器的2辆测试车以固定间距在桥面预设测点处同步静止采集信号,采集约30 s后,测试车移动到下一个测点继续重复操作,直至完成对所有桥面测点的信号采集,然后利用采集的加速度信号,计算整跨桥梁各测点的统计矩值,最后利用统计矩值与桥梁第1阶模态振型值的对应关系,构造出整跨桥梁的第1阶模态振型曲线。首先从理论上首次推导了桥梁的统计矩比值与第1阶模态振型值的等价关系;然后在各种因素影响下进行数值模拟分析,对比了所提方法与现有模态振型识别方法的差异;最后通过实桥试验对所提方法进一步验证。研究结果表明:相比于传递率和随机子空间等传统模态振型识别方法,所提方法识别的桥梁第1阶模态振型误差更小、时间效率更高、操作便利、抗噪能力更强,且在识别过程中不存在预设参数等人为因素的干扰,可有效弥补直接量测中的传统模态振型识别方法的局限性。

基于车桥接触点响应的桥梁振型与损伤识别研究

以过桥车辆为桥梁动态特性的信息载体对桥梁进行监测,避免了利用动载试验测量桥梁模态参数而存在的成本高、操作复杂等缺陷。基于车辆与桥梁之间的耦合作用,结合中心差分方法得到车辆与桥梁的接触点加速度,利用变分模态分解与希尔伯特变换获得桥梁的各阶分量响应,并重构振型。以某一简支梁桥为例,研究车速、路面粗糙度、随机交通等参数对振型识别的影响,利用重构的一阶振型结合曲率模态法对桥梁的损伤定位进行了探索。结果表明:路面粗糙度对振型识别不利,通过加入一辆伴随车辆激励桥梁能较为精确地识别出A级粗糙度下桥梁的前三阶振型。由于随机交通的存在,量测车采集到的加速度信号中包含交通流中车辆的频率信息,但重构的振型仍可以满足工程精度。当量测车的行驶速度较低时,信号数据中包含的桥梁模态信息丰富,重构的一阶振型具有较高的分辨率,结合曲率模态法可以准确地定位桥梁的损伤。

基于环境激励的大跨度双主肋混凝土斜拉桥模态的优化识别研究

研究双主肋混凝土主梁采用“三主梁”模型的约束扭转刚度的分配原则和方法。通过研究斜拉桥模态试验的特点,首次提出了在两点移动测点法的基础上,利用梁模型振型函数优化峰值拾取法的模态参数,取得了理想的效果。整桥模态实验结果与计算结果比较表明对双主肋混凝土斜拉桥的动力模型刚度分析准确,振型函数优化识别法是可行的。

苏州云岩寺塔数值模型建立与承载能力分析

考虑整体倾斜及残损现状,对苏州云岩寺塔主体结构进行有限元数值模型建立。通过对古塔塔身振动加速度、速度等响应进行测试,在振动特性分析及振型识别的基础上,对已建立的数值模型进行验证与完善。修正完善后的结构模型的频率与振型误差均在合理范围以内,能够作为上部结构复核分析的有限元数值模型。在此基础上,考虑恒、活、风及地震作用等工况,对云岩寺塔的承载能力、变形进行复核分析,为后续古塔安全性、抗震性评估工作提供技术支撑。该工作可为同类砖石古塔的测试及安全评估工作提供参考。

平衡实现时域法模态参数辨识的探讨

本文讨论平衡实现法 (BR)对时域信号进行分析的过程 ,通过算例将该法与理论计算结果进行比较 ,结果表明 ,本文讨论的方法具有较高的计算精度 。

中高层开洞剪力墙双肢变形特性分析的正交分解法

开洞剪力墙的双肢变形特性是进行抗震设计所要考虑的重要因素之一。在正交理论的变形分解基础上,实现对开洞剪力墙振型的精细识别,得到了振型相对变形分解图;进而,通过引入双肢系数,给出了开洞剪力墙振型双肢特性的量化判据;由于振型是结构完备的变形基,该方法可为剪力墙的刚度设计提供技术支持。对8层和16层钢筋混凝土开洞剪力墙试验模型的分析表明,在整体小开洞剪力墙和联肢剪力墙中间存在一种中间状态,该状态的剪力墙在横向静力作用下表现出整体变形特性,在水平地震作用下则可能表现为双肢变形特性,对此,在抗震设计中应引起足够的重视。