基于环境激励的厦门财富中心动力参数实测分析

为揭示环境激励下不同测点反映的模态信息情况,在厦门财富中心布置结构台阵获取环境激励下的结构振动响应。采用Welch平均周期图法获得功率谱密度(power spectral density,PSD)曲线,并在此基础上识别结构模态参数。比较不同测点的PSD曲线和模态识别结果,并与有限元结果进行对比。结果表明:1)结构基底、自由场地和基岩场地三个测点PSD曲线在0.1~1.0 Hz频段高度相似,该频段是由场地次级微地震引起的;不同之处在于结构基底测点PSD曲线Z向峰值是结构竖向基频,而自由场地峰值是场地基本频率。2)结构低楼层测点主要反映其测试方向上的模态频率,而高楼层测点能够反映多方向的模态频率。高楼层测点反映的模态信息更丰富,但易受到密集模态的影响。3)有限元结果与实测结果接近,表明有限元模型可以较好地反映结构的真实动力特性。

基于小波包能量曲率的环境激励下简支梁损伤识别方法

为了识别环境激励下简支梁的损伤时刻及损伤位置,提出一种基于小波包能量的简支梁损伤识别方法.首先采用小波包技术处理环境激励下健康状态和未知状态的简支梁位移响应时程数据,获得其小波包能量;然后根据各子频带的能量占比筛选出最优频带,并进行归一化处理得到能量曲率;最后以健康状态下的小波包能量曲率计算的损伤识别指标作为参考,对比未知状态下简支梁的损伤识别指标,获得结构中的单点或多点损伤状况,包括损伤时刻、损伤位置和相对损伤程度.简支梁数值模拟结果表明,该方法在信噪比≥40 dB条件下可以准确识别结构的损伤状况.

基于环境激励作用的典型土木工程结构动力特征研究

当前土木工程结构的安全性与可靠性评估已迈入动态特征监测新阶段,随着环境激励复杂性的增加,对结构动态特征研究提出了更高要求。动力特征是土木工程结构反映环境激励影响、揭示结构状态的关键指标。

基于环境激励数据的次同步振荡参数在线估计方法

环境激励信号是一种时间序列信号,具有很强的非线性特征。基于门控循环单元神经网络(gated recurrent unit,GRU)和Attention机制搭建人工智能模型,通过训练完成的人工智能模型对时序量测信号进行直接辨识,即可得出系统存在次同步振荡模式的频率和阻尼比。算例分析表明,所提方法可在多种复杂多变的电力系统运行场景下提取环境激励数据中的次同步振荡参数信息,拥有优秀的泛化使用性;模型计算速度快,拥有良好的实时性,适于在线的次同步振荡参数估计;模型基于数据驱动,拥有免模型分析的便利性。

环境激励下模态参数识别方法研究

建筑结构动力学研究可以揭示建筑物结构在各种荷载作用下的动力响应特性,以及建筑结构的损伤、老化等问题,模态参数识别是结构动力特性分析的重要环节。基于模态参数识别理论,将模态参数识别算法划分为频域、时域和时频域三大类,介绍了常用几种模态参数识别的基本原理和方法,总结了环境激励下模态参数识别的研究现状和存在问题,并对未来的发展趋势进行展望。

环境激励下挡土墙结构损伤识别及安全性评价

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结构损伤的希尔伯特损伤特征向量和损伤指标;并以某在役桩板式挡土墙结构为试验对象,将行驶车辆引起的振动作为激励,并考虑环境温度和湿度的影响,对该挡土墙进行环境激励下的多次现场测试,通过损伤指标识别该挡土墙的损伤并评价其安全性。试验结果发现:在环境激励持续作用下,损伤指标值持续增长,挡土墙稳定系数逐渐减小,表明挡土墙的损伤在持续产生、损伤程度不断增大、安全性逐渐降低;而建立稳定系数与损伤指标间的定量关系可评价挡土墙的安全性;另外,温湿度对挡土墙损伤积累有较大影响,尤其是高温联合强降雨会加速挡土墙损伤的出现;因此,通过损伤指标不仅可识别挡土墙的损伤还可评价其安全性。

环境激励下桥梁结构模态参数识别方法的研究

研究了在环境激励下对桥梁结构进行模态参数识别的一种时域联合算法:自然环境激励技术(NExT)和特征系统实现算法(ERA)的结合(简称NExT/ERA法)。通过对某一预应力混凝土连续梁桥结构的仿真,其中考虑了利用加速度信号、外界白噪声因素的影响,验证了方法的有效性,并指出NExT/ERA法适合于环境振动下桥梁结构的监测、诊断。

基于环境激励的港口起重机工作模态分析

针对港口起重机难以施加激振力的问题,采用自然环境激励技术(NExT)对港口起重机进行了工作模态分析。在自然风的随机激励下,对某港口40 t位起重机进行了模态试验。采用响应点与参考点之间的互功率谱的幅值图代替集总传递函数的幅值图进行了模态分析。由所有测点和参考点间的互功率谱,通过拟合各响应点同参考点之间的互功率谱来识别起重机前4阶低阶模态参数(振型、频率和阻尼)。研究结果表明,利用环境激励法对港口起重机的模态参数识别是行之有效的,该方法可推广应用于其他大型特种设备的模态试验和分析。

基于环境激励的桥梁模态参数识别

介绍了获取桥梁模态参数的试验手段,阐述了环境激励的桥梁模态参数的识别方法,通过移动测量方法测试了基于环境激励的某桥梁,并采用自功率谱、互功率谱和相干函数分析,识别了桥梁振动的前3阶振动频率、阻尼比和振型。结果表明,试验得到的桥梁模态参数与设计参数基本相同,桥梁性能良好。

基于环境激励的工作模态参数识别

根据环境激励具有随机性以及线性系统在环境激励下各输出点响应之间的相关函数与系统的脉冲响应函数具有相同的数学表达式等特点 ,给出了在线模态参数识别的理论 ,并提出了仅根据环境激励响应识别模态参数的新方法 .该方法简单实用 ,不仅能在线识别参数 ,而且对单输入和多输入均适用 .数值算例表明 ,该方法不仅能识别稀疏模态 ,而且也能识别密集模态 ,是一个有效的在线模态参数识别方法且具有鲁棒性 .

利用互相关函数进行环境激励下的模态分析

对互相关函数理论的进一步发展作了详细推导 ,探索出一条将互相关函数理论同多种经典模态分析方法相结合进行环境激励下模态分析的方法。以一悬臂梁为试验模型 ,在白噪声激励下将互相关函数代替脉冲响应函数用于多参考点复指数法和特征实现算法进行模态识别 ,并同功率谱峰值法结果进行了对比。研究表明 。

一种白噪声环境激励下模态参数辨识方法

根据 ITD法的思想和白噪声响应之间相关函数的特点 ,提出了一种白噪声环境激励下模态参数辨识的方法。该方法利用白噪声响应之间的相关函数与脉冲响应具有相同的数学表达式构造数据矩阵 ,根据数据矩阵求出特征矩阵。在此基础上 ,解决了对何种参数进行平均才能有利于提高辨识参数的精度 ,并减少计算工作量以及如何控制参数的辨识精度问题。在理论和实践上探讨了只有对相关函数平均才能在最短计算时间内提高参数辨识的精度。

基于环境激励的模态参数辨识方法综述

本文首先对环境激励下模态识别方法进行了综述 ,对目前的几种识别方法的原理、识别精度及适用条件进行了论述 ,并比较了这些方法各自的特点 ,参照国内外最新文献 。

环境激励下古建筑飞云楼动力性能分析

针对我国古建筑的维修及保护,需了解、把握其结构动力特性。在不损伤古建结构性能条件下获得结构动力响应数据,利用自然环境激励对纯木古建筑飞云楼进行动力测试。用随机减量技术(RDT)改进随机子空间识别(SSI)法精度,并用改进的SSI分析飞云楼动力响应数据,获得结构自振频率、阻尼等模态参数,所得动力特性参数能为保护该古建筑提供借鉴依据。

非稳态环境激励下线性结构的模态参数辨识

假定任意随机激励信号由白噪声与非白噪声信号组成 ,由此导出线性结构响应之间的相关函数由两部分组成 ,一部分与脉冲响应具有相同的数学形式 ,另一部分为其它形式。利用模态分解法的基本原理 ,把相关函数分解为各个模态函数的叠加与余项之和。这样 ,第一部分信号已经分解为不同的模态函数 ,第二部分中的周期信号也变成了模态函数。这就把非稳态环境激励下多自由度线性结构系统的模态参数辨识问题转化为类似于已知各个单自由度系统的脉冲响应进行模态参数辨识问题。理论和模拟实验表明 ,本文成功地利用模态分解法进行非稳态环境激励下多自由度线性结构系统的模态参数辨识。其主要优点是 :无论是白噪声激励、稳态随机激励还是非稳态随机激励 ,仅根据结构的响应不仅能辨识线性结构的模态参数 ,而且能有效地识别出环境激励中的周期成分。

结构在环境激励下的模态参数辨识

针对传统模态辨识方法存在的缺陷,研究了工程结构在环境激励下的模态参数的辨识问题。通过各点测试数据的协方差数据构成Hankel矩阵,运用随机子空间实现进行系统矩阵的辨识。经飞机模型的环境激励分析验证,上述方法具有理想的辨识精度,在大型结构的模态辨识领域,拥有广阔的应用前景。

环境激励下结构模态参数识别的改进ITD法

结合随机子空间法(SSI)提出了环境激励下结构模态参数识别的改进ITD法。随机子空间法的识别精度高,其中数据的协方差计算可以保留原始数据中的所有信息,同时去除了噪声,得到的Toeplitz矩阵中的数据可以作为ITD法的输入数据,这样ITD法不再需要采用随机减量法或者自然激励技术(NExT法)进行前处理,从而避免了这两种前处理方法的不准确性带来的误差。通过环境振动下四层钢框架模型试验的位移响应,对提出的改进ITD法进行了验证。与ITD法相比,改进的ITD法明显提高了对频率和阻尼比等结构模态参数的识别精度,表明改进ITD法可应用于结构的模态参数识别;与SSI法相比,改进ITD法精度没有降低,同时缩短了计算时间,这将为该方法应用到结构的实时监测提供了可能。

模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数

根据线性结构中白噪声响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相同的数学表达式的特点 ,用模态分解法把相关函数分解为不同频率的信号 ,然后把各个不同频率的信号看作单自由度系统脉冲响应进行模态参数辨识 .该方法的最大优点是 :(1 )把多自由度系统的模态参数辨识问题转变为单自由度系统的模态参数辨识问题 ;(2 )不存在模型阶数的选取问题 ;(3 )对输出噪声具有鲁棒性 ;(4)从测试数据中直接识别实模态 ,避免了由复模态提取实模态问题 ;(5 )仅根据一个测点的响应信号就可辨识结构的频率和阻尼 .算例表明 ,用模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数是成功的 .

基于环境激励的厂房结构损伤诊断与安全评价

以"5.12"汶川地震震中某地下厂房上部结构为研究对象,进行基于环境激励的厂房结构损伤诊断与安全评价研究。根据现场实测的结构动位移时程,分别用随机子空间方法和系统特征实现方法对厂房结构的模特参数进行时域辨识,依据结构特定部位损伤会引起结构模态参数变化的原则,提出运用距离的概念对结构所属的健康状况进行量化评价的方法。研究结果表明,厂房上部结构基本完整,与现场取芯结果一致。研究成果对于类似大型水工结构的安全检测与评价具有一定的参考价值。

基于环境激励的大跨度斜拉桥模态参数和索力识别

模态参数和索力是评估斜拉桥健康状态的关键参数。建立了崖门大桥的有限元模型并对其进行了基于环境激励的模态测试和拉索振动测试;提出了基于ERA的多参考点稳定图算法,设置不同的参考点,利用自然激励技术结合特征系统实现算法(NExT-ERA)识别模态参数,通过阻尼比、基于输出矩阵的一致模态指标(CMI_O)和模态置信度(MAC)作为判别标准,识别出崖门大桥的竖向和横向模态参数,通过和增强频域分解法(EFDD)识别结果的比较,可知该算法具有良好的识别效果;分析了斜拉索与主梁的共振频率范围,通过二次拟合识别较长拉索的低阶频率,根据两种不同方法的索力识别结果可知,该桥的索力分布比较均匀对称。