识别结构模态阻尼比的一种新方法

提出一种新的由结构自由振动响应识别结构阻尼比的方法。对于单自由度振动系统 ,推导出响应历程与时轴所围各面积之间的确定性关系后 ,利用各面积之间的关系来确定自由衰减振动的阻尼比系数。与传统的对数衰减率法比较 ,它具有抗噪声干扰能力强、精度高、稳定性好及简便实用等特点。对于多自由度振动系统 ,先将结构上某测点的自由振动响应表达为一理论解析式x (t) ,以eat相乘x (t) ,预给a初值范围 ,通过牛顿二分法(或黄金分割法 )搜索a值 ,直至eatx (t)做等幅振荡 ,则该阶模态的各模态参数得以确定。从总响应中扣除该阶模态对总响应的贡献后 ,重复这一过程 ,则可识别出响应信号中各阶模态的模态阻尼比。仿真计算与岳阳洞庭湖斜拉桥拉索实测试验结果表明了本文方法的有效性和实用性。

桥梁结构模态参数的时频域识别

为在时频域内识别桥梁结构的模态参数,针对HHT（Hilbert-Huang Transform）方法识别桥梁结构模态参数中存在的端点效应、模态混叠以及频率识别与阻尼识别相互耦合现象,应用带通滤波和扩展随机减量法对HHT方法进行改进,建立了一种基于现代信号时频域分析的桥梁结构模态参数识别方法,然后基于MATLAB平台,编制了桥梁结构模态参数时频域识别程序,并以某吊拉组合桥梁全桥模型试验为例,利用实测数据对所提方法进行验证。结果表明,该方法能正确识别出模型桥梁的前11阶竖向自振频率、前6阶阻尼比以及前3阶模态振型;阻尼比的识别结果为0.2%-2%;识别结果与有限元模型修正后的计算结果相差不大。所提方法能正确、有效地在时频域内识别桥梁结构的频率、阻尼及模态等参数。

基于频域分解法正交模态分离的阻尼比识别研究

频域分解法是一种频域模态参数识别方法,因其操作简单、抗噪声能力强而被广泛使用。虽然频域分解法对于振型和固有频率有着较高的识别精度,但是对于阻尼比的识别精度不够高,其原因是在多自由度结构下,求解阻尼比需要将固有频率窄带范围内的最大奇异值数据傅里叶逆变换到时域,并通过对数衰减法求解阻尼比,而窄带范围的数据很可能会受到其他阶模态的干扰,进而影响阻尼比的识别。因此提出了正交模态分离频域分解法识别结构的阻尼比。首先,通过结构响应计算出结构的输出功率谱矩阵,并使用频域分解法识别结构各阶固有频率和振型;然后,将识别出的固有频率和振型代入计算公式,使用振型正交等方法将各阶模态分离,并计算出各阶模态的增强输出功率谱函数,通过增强功率谱在频域计算出结构各阶的阻尼比;最后,在数值算例中对比了频域分解法以及正交模态分离频域分解法的阻尼比识别结果,并将理论应用于实桥的测试中,计算出该桥梁的前4阶阻尼比。结果表明:该方法可以将多阶输出功率谱矩阵分离成多个单阶的增强输出功率谱函数,并且通过分析增强输出功率谱函数的曲线直接在频域计算出结构的阻尼比,避免了在阻尼比识别中不同模态的相互干扰以及频时域转化带来的影响,提高了阻尼比的识别精度。