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。     

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。     

基于自然激励技术和FT时移特性的模态阻尼比识别方法

基于环境激励下结构动力响应信号分析与处理识别结构的模态参数,是结构健康监测和损伤诊断的一个重要环节,目前为止,要得到较为可靠的识别结果仍有一定困难,尤其是模态阻尼比。基于自然激励技术和傅里叶变换的时移特性,提出了一种新的结构模态阻尼比估算方法,通过理论推导和仿真算例验证了该方法的可行性,进而利用一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的动力测试数据,通过该方法对其阻尼比进行了识别,并将识别结果与数据驱动随机子空间法的识别结果进行了对比。结果表明:提出的方法可以减轻噪声影响,得到可接受的识别结果,可为大型工程结构阻尼比的识别提供一个方便和有效的途径。     

基于小波变换的补燃循环火箭发动机模态参数辨识

文中阐述基于小波变换的结构模态参数辨识方法的基本原理.首先介绍Heisenberg测不准原理,该原理限制了时频能量的同时集中.因小波变换的窗口可以随信号特征不同而变化,符合实际信号的要求.然后论述利用小波脊线的方法识别单自由度和多自由度系统的模态参数的理论.将该方法应用于某型补燃循环液体火箭发动机模态参数辨识中,得到了...     

无填充墙基础隔震RC框架在环境激励下的动力特性

对一基础隔震钢筋混凝土框架结构在无填充墙情况下进行了环境激励下的动力测试,重点利用Hilbert-Huang变换与随机减量技术相结合的方法识别了其模态参数,并与随机子空间识别法、有理分式多项式法识别的结果进行了对比。识别结果表明在环境激励下,基础隔震结构的基本周期远小于多遇和罕遇地震工况下设计计算的基本周期;等效黏滞阻尼比很小,近乎于基础固定模型。对隔震层阻尼特性的分析表明,环境激励下可以将基础隔震结构视为经典的比例阻尼系统。进一步以识别的模态参数为基准,采用优化的方法数值反演了环境激励下该结构隔震层的实际水平等效刚度,结果表明其值为多遇地震下计算刚度取值的10.75倍。     

在线监测环境下土木结构的模态识别研究

建立在线监测环境下结构考虑时效的模态识别计算方案。采用基于各测点加速度响应互功率谱的频域多参考点模态识别法来实现结构模态参数的抽取,从而绕过了监测环境下激励监测的技术难题;并用频域的平均法使识别参数的拟合曲线平滑和发现参数的变化趋势。通过对美国结构健康监测研究小组公布的Benchmark问题的第一阶段解析模型模拟加速度响应数据的识别,表明本文采用的算法有较好的识别精度和识别速度,是一个可行的在线监测环境下的模态识别计算方案。     

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。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.在结构曲率模态基础上,本文提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,用损伤前后小波变换系数残差建立了结构损伤指标,通过小波变换系数残差的分布统计情况判定损伤的存在并确定其位置.应用简支梁数值模拟结果对该方法进行了验证.     

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。     

工作状态下梁及桥梁模态与损伤识别的新方法

工作状态下桥梁结构的模态参数识别是桥梁损伤识别的重要环节,考虑桥梁检测的实用性,桥梁检测一般应建立在环境激励的基础上,已有的环境激励下模态参数识别的方法对模态频率的识别的精度较高,而对位移模态的识别则误差较大。提出了一种利用移动质量块在不同位置时对桥梁的模态频率进行多次测量,用各次测得的频率值确定位移模态的新方法,使得位移模态识别的精度接近频率识别的精度,建立了该方法的初步模型,推导了频率与位移模态关系的理论公式,并通过数值模拟对该方法的有效性进行了说明。     

Comparison of Two Wavelet Transform Coherence and Cross-Covariance Functions Applied on Polar Motion and Atmospheric Excitation

The wavelet transform techniques were applied to compute time-frequency spectra, coherence and cross-covariance functions between complex-valued polar motion and atmospheric excitation functions. These wavelet transform approaches are based on the classical wavelet transform with Morlet wavelet and the harmonic wavelet transform. The computed coherence and cross-covariance functions enable comparison of polar motion and atmospheric excitation functions data in the chosen frequency band. In the study we concentrate on short period oscillations with periods ranging from several to about 250 days. The time lag functions show frequency dependent time lags corresponding to maxima of the modules of cross-covariance functions between the polar motion and atmospheric excitation functions.     

Output only modal identification and structural damage detection using time frequency ＆ wavelet techniques

The primary objective of this paper is to develop output only modal identifi cation and structural damage detection.Identif ication of multi-degree of freedom(MDOF) linear time invariant(LTI) and linear time variant(LTV—due to damage) systems based on Time-frequency(TF) techniques—such as short-time Fourier transform(STFT),empirical mode decomposition(EMD),and wavelets—is proposed.STFT,EMD,and wavelet methods developed to date are reviewed in detail.In addition a Hilbert transform(HT) approach to determine ...     

利用小波变换提取面波群速度

选取了几种常见的小波母函数,分别提取了同一理论下的面波数据的群速度,并与理论群速度进行对比,结果表明Morlet小波提取面波群速度的效果最好.此外,将Morlet小波与常用的多重滤波提取群速度的结果进行了比较,结果表明: ① 多重滤波法非常依赖高斯滤波系数α的取值,α的取值应随面波周期的增大而减小;② 在α取值得当的前提下,在20—35 s周期范围内多重滤波法提取面波群速度的相对误差比Morlet小波小,在周期大于35 s时,两者相对误差相近; ③ 合适的α值的选取需在不同周期段耗费大量时间进行大量试验,这说明多重滤波法不具备自适应性;而采用小波变换分析短周期信号时,时间窗变窄,频率窗变长,当分析长周期信号时,时间窗变长,频率窗变窄,具有对信号的自适应性,这是小波变换相比多重滤波法的最大优点.      

Time–Frequency–Wavenumber Analysis of Surface Waves Using the Continuous Wavelet Transform

A modified approach to surface wave dispersion analysis using active sources is proposed. The method is based on continuous recordings, and uses the continuous wavelet transform to analyze the phase velocity dispersion of surface waves. This gives the possibility to accurately localize the phase information in time, and to isolate the most significant contribution of the surface waves. To extract the dispersion information, then, a hybrid technique is applied to the narrowband filtered seismic recordings. The technique combines the flexibility of the slant stack method in identifying waves that propagate in space and time, with the resolution of f–k approaches. This is particularly beneficial for higher mode identification in cases of high noise levels. To process the continuous wavelet transform, a new mother wavelet is presented and compared to the classical and widely used Morlet type. The proposed wavelet is obtained from a raised-cosine envelope function (Hanning type). The proposed approach is particularly suitable when using continuous recordings (e.g., from seismological-like equipment) since it does not require any hardware-based source triggering. This can be subsequently done with the proposed method. Estimation of the surface wave phase delay is performed in the frequency domain by means of a covariance matrix averaging procedure over successive wave field excitations. Thus, no record stacking is necessary in the time domain and a large number of consecutive shots can be used. This leads to a certain simplification of the field procedures. To demonstrate the effectiveness of the method, we tested it on synthetics as well on real field data. For the real case we also combine dispersion curves from ambient vibrations and active measurements.