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。

基于环境激励的桥梁振动模态识别算法研究

在桥梁建造和维护过程中,需要对桥梁的振动模态进行在线、实时的分析,急需一种不需要人工激励进行快速模态分析的算法。通过研究自然激励技术NEx T(Natural Excitation Technique)与自回归滑动平均模型ARMA(Auto-Regressive and Moving Average Model),在常规的自然环境模态分析算法的基础上构造出一种快速求解NEx T-ARMA模型的算法进行桥梁模态识别。相比于传统的环境激励模态参数计算方法,该算法不但降低了传统算法的复杂度,而且采用了反馈的方式提高了计算精度。采用ANSYS建立有限元模型并搭建简易实验系统分别对该算法进行仿真验证和实验验证,验证结果表明,该算法能够有效地在自然激励下提取出桥梁结构的各阶模态,其中对前三阶固有频率的识别相对误差降到1%左右。

环境激励下海上风电结构模态参数识别

针对海上风电结构,研究了环境激励下海上风电结构的模态参数识别问题。采用了一种时域联合算法:自然激励法(Natural Excitation Technique,简称NExT)和多参考点复指数法(Polyreference Complex Exponential,简称PRCE)的结合(简称NExT/PRCE方法)对海上风电结构的模态参数进行识别。对某三脚架式海上风电结构进行数值模拟,考虑了风电结构的实际操作工况,对结构施加了随机波浪荷载和风机载荷。利用动力响应数据进行了环境激励下风电整体结构模态参数识别,采用了稳定图与模态置信准则进行了虚假模态的剔除,并分析了NExT中参考通道选取对于模态参数识别效果的影响。通过与有限元模型模态参数比较,验证了NExT/PRCE方法对于风电结构参数识别的有效性。

在役高压输电铁塔结构振动实测与分析

输电铁塔在自然风载荷作用下发生振动,采用实验方法实际测量铁塔在自然风激励下的振动特性具有重要的意义。采用无线遥测振动测试分析系统对邢台市220kV红吕线036号2D-ZM3-42直线塔进行实测研究。首先通过对铁塔加装无线振动采集模块实时测取铁塔风振加速度响应;而后采用自然激励法对实测结果进行分析以识别出铁塔振动频率值;最后建立铁塔有限元模型,并通过模态分析计算其振动频率值。经对比分析,实测结果与模型计算结果相吻合。

古田4.6级地震下的重力坝模态参数识别

结合水口电站19#坝段的加速度响应信号,利用自然激励法,结合STD法对水口重力坝的实测数据进行模态参数识别。建立与水口重力坝相匹配的库水-坝体-地基有限元模型,对大坝动力振动特性进行分析,并用模态识别结果与有限元模型计算的结果进行对比,所得结果对重力坝的动力特性研究具有参考价值。计算结果表明,自然激励-STD方法能够较好地反映水口大坝的动力特性,所用的识别方法可以应用于同类工程的模态识别。