框架结构模型的系统识别

作者对比例尺为10:1的天津骨科医院模型进行了动力实验,测量了结构的机械阻抗,识别出了各阶的模态参数,并给出了侧墙出现裂纹前后系统的模型参数,此外还讨论了实验和分析中的某些应当注意的问题。     

基于曲率模态曲线的结构损伤识别方法

采用曲率模态对简支梁的单处和多处损伤进行了识别研究。首先用ANSYS有限元程序建立模型,并计算得到了位移模态振型;针对噪声下具有不同损伤状况的结构,进行了曲率模态分析,通过曲率模态曲线的畸变定位损伤位置,然后利用最小二乘拟合法计算了损伤处的有效面积,并估计了其损伤程度。数值分析表明:曲率模态对结构的损伤较敏感,它无需原始结构的模态参数,仅需低阶模态信息便可准确方便的识别结构的损伤位置,识别过程中在引入随机误差情况下各指标识别效果的比较结果表明,所提方法能有效估计损伤程度,可为今后结构损伤识别提供参考。     

基于经验模式分解的随机子空间识别方法

提出了基于经验模式分解（EMD）的环境激励结构模态参数随机子空间识别（SSI）方法。该方法用设置间断频率的EMD将结构环境振动响应原始信号分解成若干个基本模式分量（IMF）,使每一个基本模式分量仅为结构的某一阶固有模态,进而用随机子空间方法进行模态参数识别。实桥环境振动实验分析结果表明,该方法能有效地避免结构各阶模态之间的相互影响,能够更清晰方便地得到结构的模态参数。     

随机振动数据处理中的优化技术

本文给出随机振动数据处理中的两个通用优化程序,可用于识别结构的模态参数。文中并给出相应的误差分析。对于振型耦合较弱的线性系统,采用本文介绍的优化识别方法更为简便。文中给出石油钻井架和三层砖楼房模型的模态参数优化结果,并与其它方法做了比较,结果是令人满意的。     

基于HHT的非线性结构系统识别研究

本文研究基于HHT的多自由度非线性结构系统识别方法。首先通过EMD分解得到结构的非线性模态(NNM),然后对非线性模态进行H ilbert分析,识别出结构的瞬时特征参数(瞬时振幅、瞬时固有频率等),进而由各参数间关系识别出非线性结构的类型。最后通过一个具有非线性刚度的两自由度剪切型建筑结构的数值模拟验证了该方法的有效性。     

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。     

抗震结构最优可靠度的决策方法

由于结构的可靠度是保证结构整体正常工作的数量指标,因而从逻辑上来说,基于可靠度分析的优化设计是最合理的设计模式。但如何确定结构可靠度的限值却是一个尚待解决的重大决策问题。本文提出了抗震结构可靠度的决策方法,这个方法既考虑了结构的当前投资(造价),又考虑了长远的经济和社会效益。解决这个问题的关键,是给出了抗震结构的造价和可靠度间函数关系的估计方法。     

基于两阶段稳定图的随机子空间识别结构模态参数

基于振动的结构健康监测的前提是从振动测试信号中提取结构模态参数。随机子空间方法是近年来发展起来的一种线性系统辨识方法,可以有效地从环境激励的结构响应信号中提取结构模态参数。在随机子空间识别方法中,确定系统的阶数是该方法的关键工作,稳定图方法是一种比较新颖的确定系统阶次的方法。但是随机子空间方法容易产生虚假模态,这也是随机子空间方法的一个主要缺陷。因此针对于这一缺陷提出了一种基于两阶段稳定图的随机子空间识别结构模态参数方法,该方法的基本思想是将在现场采集的结构的输出信号进行分段,将各段信号用随机子空间结合稳定图进行识别,然后将所有各段所识别的模态参数再一次用稳定图方法进行分析,得出结构的模态参数。最后用一三跨连续梁的数值模型对该方法进行验证,结果表明该方法具有良好的识别效果。     

环境激励下ERA方法在砌体结构振动测试中的应用研究

ERA方法是基于环境激励的结构振动测试的方法中重要的时域分析方法。主要由ERA算法对齐齐哈尔砌体结构居民房的基本模态参数进行测试。简述了ERA算法的主要思路和计算过程,介绍了相应的模态识别准则MAC,以及ERA算法在MATLAB中的实现。由ERA算法得到的模态参数与有限元建模分析结果分析比较吻合,为砌体结构在环境激励下用ERA方法测试模态参数提供了实验依据。最后,讨论了ERA方法与有限元建模分析结果出现差异的原因,以及ERA方法在环境激励下的限制和不足。     

移动质量-简支梁系统的参数辨识

给出了移动质量-简支梁系统的动力学方程，并用基于Hamilton原理的结构动响应算法对方程进行数值求解。然后介绍了一种新的从自由响应数据识别时变参数结构系统的伪模态参数的方法，并将该方法引入用于研究移动质量-简支梁系统的参数辩识问题。     

基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别

为体现时变结构动力特性,定义随机冲击荷载作为时变结构输入激励,提出了基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别方法。在短时时变假定条件下,建立基于模局部极大值的连续小波变换时变参数识别原理,利用结构的输出响应进行瞬时模态参数识别,采用三自由度的时变结构体系进行数值模拟,该方法能够准确识别时变结构的瞬时模态参数值。通过设计具有质量参数可变的两层钢框架模型进行测试,验证了方法的有效性与可行性。     

随机子空间方法在桥塔模态参数识别中的应用

基于环境振动的结构模态参数识别方法正逐渐成为国内外研究的一大热点。环境振动方法就是仅仅利用结构测试的输出信号进行结构的模态参数识别,随机子空间方法就是其中的一种。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。它属于时域的方法,该方法不需要进行FFT变换,它不仅可以识别结构的频率,而且可以识别结构的阻尼和振型。文章首先介绍了随机子空间的理论,然后用该方法对正在施工中的南京长江三桥的南塔进行模态参数识别,通过与其他方法的识别结果进行比较,证明随机子空间方法不失为一种有效的模态参数识别方法。     

Morlet 小波用于环境激励下的模态参数识别研究

本文分别从卷积和Parseval定理的角度推导了非正交小波变换系数的实用计算方法。在环境激励下以互相关函数代替系统的自由响应数据,给出了基于Morlet小波变换的频率、阻尼比的参数识别方法,重点介绍了基于最小二乘法的振型识别技术。采用2层楼仿真算例和潮白河桥应用实例验证本算法,识别结果表明基于Morlet小波变换的模态参数识别技术能够有效地识别出环境激励下系统的模态参数。     

带TMD的结构基于动力可靠性约束的优化设计

本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上．采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得到TMD装置的优化设计参数．并给出了算例,从而建立了带TMD结构基于动力可靠性约束的抗震优化设计的一整套方法,本文方法也可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD和TLD抗风结构的优化设计。     

基于EM算法的运行模态参数识别

结合随机状态空间方程和极大似然法的期望最大EM算法进行了结构运行模态分析。EM算法以迭代的方式更新模型参数,进而得到状态空间方程的极大似然估计。模态参数通过状态空间模型参数求得。应用了平方根卡尔曼滤波方程提高EM迭代过程的计算稳健性。考虑到状态空间方程中激励噪声和测量噪声的相关性,建立了更完善的参数化状态空间方程。通过数值模拟对比分析,结果表明：考虑噪声相关性的EM算法比假设噪声不相关的EM算法具有更高的识别精度,EM算法在采样数据较少的情况下比随机子空间方法更有优势。     

STFT变换在高层框架结构地震损伤程度识别中的应用

为了研究地震作用下高层框架结构的损伤程度信息,以结构刚度折减率为损伤程度指标,以结构的频率变化率为损伤程度识别参数,采用Matlab模拟结构在不同的损伤程度指标下的加速度响应数据,利用短时傅里叶变换方法对响应数据分析得到结构的模态参数,从而建立损伤程度指标与结构模态参数的函数关系。将损伤结构的模态参数代入函数关系式计算结构的损伤程度指标。采用同济大学振动台试验数据,利用此方法识别结构的损伤程度与振动台试验观察到的损伤程度高度吻合。     

智能结构模态控制实验研究

独立模态控制方法原理明确,实现简单,是智能控制的常用算法,根据一个3层框架结构智能控制实验,介绍了模态控制理论及实现方法,阐述了压电堆工作原理,根据压电堆受压性能好的特点设计了一种将拉力转化为压力的主动元件,给出了压电堆工作的检测方程和控制方程。通过对实验数据分析,可以看到,通过对结构进行主动控制,相应的模态位移和加速度得到了良好的抑制。     

建筑物易损性和地震损失与地震加速度谱值的关系(上)

为与新的地震动参数区划图接轨，克服目前以烈度为依据的震害预测方法中的缺陷，这项研究提出了以地震加速度谱值为输入参数的建筑物易损性分析和地震损失估计方法。这些内容分上、中、下三篇介绍。本文是其中的上篇，介绍了砖砌体结构的易损性分析方法；这一方法可以根据我国2001年颁布的以峰值加速度为参数的新地震区划图给出的加速度和特征周期或根据地区的地震安全性评估给出的反应谱，估计这类结构单体和群体在未来地震中可能发生的震害及可能造成的损失。     

随机子空间识别方法计算效率的改进

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。该方法的基本原理是将“将来”数据向“过去”数据进行垂直投影,进而根据该投影计算出可观测矩阵和一个Kalman滤波状态序列。而Kalman滤波序列是“过去”输出信号的线性组合,即“过去”输出和“将来”状态估计建立了关系。而从Hankel矩阵的组成来看,由于要使得该矩阵具有单无限的条件,所需的计算时间也比较长。据此对随机子空间方法进行了改进。改进的基本思想是采用一个测点的信号作为“过去”作为输出信号代替全部测点的信号。这样就减少了计算量。最后用一数值模拟算例进行了验证,结果良好。     

历史地震损失重建研究

历史地震损失重建是地震损失预测的一种方法,也是用于区域地震风险分析模型验证的一种手段。在介绍了历史地震损失重建一般方法的基础上,对方法中等效全损住宅比例估计方法以及住宅结构地震易损性指数的估计方法进行了重点分析,给出了这两个关键参数的可选择的多种估计方法。