位移和加速度融合的自适应多速率Kalman滤波方法

多速率Kalman滤波方法可用于低采样率的位移和高采样率的加速度数据融合,而未知的噪声协方差信息则显著制约着多速率Kalman滤波精度.本文通过将多速率Kalman滤波转换为传统的单速率Kalman滤波,建立了Kalman滤波增益的自协方差矢量与未知的加速度谱密度和观测噪声参数间的线性函数模型,并采用最小二乘估计方法对未知的噪声协方差参数进行估计,进而有效地提高了多速率Kalman滤波精度.数值仿真和震动台实验结果验证了本文方法的正确性和有效性.     

利用Kalman平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度

提出一种具有模型误差修正的Kalman滤波模型,探讨了采用该模型,利用Kalman最优线性平滑技术估算航空重力测量中的载体垂直加速度的方法.仿真试验表明:该方法明显优于常用的数字差分与FIR低通滤波技术确定载体垂直加速度的方法,精度可达±1～2 mGal.     

柱承式立筒群仓结构模型振动台试验研究

为研究不同贮料状态下钢筋混凝土柱承式立筒群仓结构的动力特性及其在地震作用下的动力响应规律,对缩尺比例为1:25的3×3组合柱承式立筒群仓结构模型进行了振动台试验。试验结果表明:柱承式筒仓结构具有“上刚下柔”的特性,使其加速度响应和整体变形均沿高度呈折线型,折点在刚度突变的柱顶和仓壁连接部位;贮料状态对立筒群仓结构动力特性的影响较大,随着贮料质量的增加,群仓模型加速度响应、位移响应的弯折效应均更加明显,边仓和角仓的加速度响应均逐渐增大;贮料及其与仓体间相互作用对耗能的贡献随着台面加载等级的增加而逐渐加大。     

贮仓—地基相互作用系统的振动试验研究

通过贮仓－地基相互作用系统的振动试验，研究了贮仓的动力反应特点，研究表明，地基的特性对贮仓的振动有着明显的影响，因此在研究贮仓的动力反应时，应该考虑贮仓与地基的相互作用。     

航空重力数据Kalman滤波平滑技术应用研究

提出一种用于航空重力数据低通滤波处理的卡尔曼(Kalman)滤波模型,采用该模型,利用Kalman最优线性平滑技术,对GT-1A航空重力勘查系统的测量数据进行了滤波试验研究,结果表明,上述模型是可行的,获得与GT-1A系统滤波结果几乎同样满意的滤波效果,二者滤波结果差值的标准偏差可达±0.2mGal.     

地震作用下柱承式筒仓动态侧压力计算方法研究

为研究筒仓结构动态侧压力计算方法,将地震作用下仓壁动态侧压力问题简化为支撑失效质量块的贮料壁板振动问题。假定筒仓结构处于线弹性范围,采用弹性壁板的振动模型推导了仓壁在地震作用下的动态侧压力计算公式;建立了柱承式筒仓结构动力有限元模型,通过数值分析和振动台试验结果验证了该方法的有效性;进而分析了筒仓结构在不同地震加速度峰值作用下的动态侧压力分布规律。结果表明：由推导的动态侧压力计算公式得到的理论值与试验值平均相对误差为3.0%,精度较高;柱承式筒仓结构的动态侧压力随加速度峰值的增加而增大;沿筒仓深度方向,动态侧压力呈“钟形分布”趋势;且动态侧压力峰值向仓壁中下部位置集中;对于设防烈度较高地区,建议在柱承式筒仓结构的柱顶和环梁位置采取加强措施,以保证结构的整体安全性。研究成果可为筒仓结构仓壁动态侧压力计算和结构设计提供理论依据。     

利用重力异常匹配技术实现潜艇导航

潜艇的惯性导航误差是随时间积累的,利用重力异常数据进行辅助导航可以对惯性导航的漂移误差进行校正.首先利用2′×2′重力异常数据库作为基础信息,结合Kalman滤波算法对某区域进行了模拟计算,模拟过程采用了增益系数和信息更新序列的新方法进行Kalman 滤波的处理,结果表明在重力异常变化幅度较大的地区,重力异常可以进行潜艇的辅助导航.     

贮仓-地基相互作用系统动力可靠性分析

以结构－地基相互作用和结构可靠性分析理论为基础，研究了贮仓－地基相互作用系统的可靠性分析方法，建立了贮仓与地基相互作用系统的动力可靠性分析理论。     

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。     

地震作用下柱承式筒仓仓壁侧压力试验研究

地震作用下贮料对筒仓产生的超压是造成筒仓损伤破坏的原因之一。为研究地震作用下贮料的地震响应特性及变化规律,对缩尺比例为1∶25的柱承式筒仓模型开展了单向和双向地震作用下的振动台试验,揭示了筒仓仓壁动态侧压力分布规律和超压系数,建立了仓壁动态侧压力的计算方法。研究表明:（1）地震时筒仓内贮料的运动滞后于仓壁,随着地震动持续滞后逐渐明显,且沿仓壁顶部至底部滞后不断减弱;（2）动态侧压力分布规律与测点布置位置、地震波的输入方式相关;（3）仓体顶部范围内超压系数试验值大于规范采用值,现行规范中采用的修正系数偏小;（4）仅依据单向地震激励,尚不足以真实反映地震作用下筒仓贮料的动力学特性,筒仓结构强度设计时不应忽略双向地震作用。研究成果可为柱承式筒仓的抗震设计提供参考和依据。     

Shaking table tests of a full-scale flat-bottom manufactured steel silo filled with wheat: Main results on the fixed-base configuration

This paper reports on a series of shaking table tests on a full-scale flat-bottom steel silo filled with soft wheat, characterized by aspect ratio of around 0.9. The specimen was a 3.64-m diameter and 5.50-m high corrugated-wall cylindrical silo. Multiple sensors were used to monitor the static and dynamic response of the filled silo system, including accelerometers and pressure cells. Numerous unidirectional dynamic tests were performed consisting of random signals, sinusoidal inputs, and both artificial and real earthquake records. The objectives of this paper are (i) to provide a general overview of the whole experimental campaign and (ii) to present selected results obtained for the fixed-base configuration. The measured data were processed to assess the static pressures, the dynamic overpressures (related to the effective mass) and the accelerations of monitored points on the silo wall, and to identify the basic dynamic properties (fundamental frequency of vibration, damping ratio, dynamic amplification factors) of the filled silo. The main findings are discussed and compared with the predictions given by available theoretical models and code provisions. It is found that the fundamental frequency slightly decreases with increasing acceleration, while it slightly increases with increasing compaction of the granular material. For close-to-resonance input, the dynamic amplification (in terms of peak values of accelerations) increases along the height of the silo wall up to values of around 1.4 at the top surface of the solid content. The dynamic overpressures appear to increase with depth (differently from the EN1998-4 expectations), and to be proportional to the acceleration.     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(Ⅱ):振动台试验

通过模型振动台试验研究了基于位移设计的钢筋混凝土桥墩的抗震性能。以完成的拟静力试验中的桥墩试件为参考原型,利用基于位移抗震设计方法和现行桥梁抗震规范方法设计了4根1:2的钢筋混凝土桥墩试件并进行了模型振动台试验。对小震、中震和大震作用下桥墩试件的破坏形态、加速度和位移反应、位移延性系数和地震总输入能(耗能)等方面进行了比较分析。综合拟静力试验和振动台试验结果,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求。     

A neural network approach for structural identification and diagnosis of a building from seismic response data

This work presents a novel procedure for identifying the dynamic characteristics of a building and diagnosing whether the building has been damaged by earthquakes, using a back‐propagation neural network approach. The dynamic characteristics are directly evaluated from the weighting matrices of the neural network trained by observed acceleration responses and input base excitations. Whether the building is damaged under a large earthquake is assessed by comparing the modal parameters and responses for this large earthquake with those for a small earthquake that has not caused this building any damage. The feasibility of the approach is demonstrated through processing the dynamic responses of a five‐storey steel frame, subjected to different strengths of the Kobe earthquake, in shaking table tests. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

分层液化土中桩基侧向动力反应机理的试验研究

饱和砂土中的桩基侧向动力响应研究一直是岩土工程界与地震工程领域关注的热点,尤其是群桩侧向动力响应机制是需要重点研究的课题之一。基于振动台试验,通过输入2种不同的波形,采用FBG光栅传感系统对饱和砂土中的单桩与群桩侧向动力响应特性和典型测试点的桩土动力p—y滞洄曲线进行研究。研究结果表明：振动初期,单桩和群桩试验孔压增长不大,随后单桩孔压迅速上升,振动后期逐渐下降至0.5,而群桩孔压则上升缓慢;单桩试验土表加速度在振动初期逐步升高后又迅速降低,且加速度放大值略大于台面加速度值,群桩试验土表加速度在振动初期逐渐升高时就达到了最大,且随着孔压比的升高,加速度没有继续放大,而是逐渐减小,直到后期与单桩试验土表加速度重合;饱和砂土液化对单桩承台加速度和位移的影响较大,群桩承台侧向动力响应对液化的敏感程度略低于单桩承台;在振动输入和承台输入相同的条件下,液化后的群桩基础比单桩基础能更好地抵抗侧向力的作用。     

核电站设备的振动台试验

本文进行了核电站设备（IS型单级单吸清水离心泵）的动力特性测试和振动台试验，使用自由振动衰减法、白噪声激振法和半功率点法分别测出了水泵在三个方向上的自振频率和阻尼比。给出了楼板加速度时程的模拟方法。根据本文给出的模拟方法和楼板反应谱，模拟了楼板加速度时程，并进行了水泵的振动台试验。振动台试验是在水泵工作状态下进行的。     

Shake table test of soil-pile groups-bridge structure interaction in liquefiable ground

<正>This paper describes a shake table test study on the seismic response of low-cap pile groups and a bridge structure in liquefiable ground.The soil profile,contained in a large-scale laminar shear box,consisted of a horizontally saturated sand layer overlaid with a silty clay layer,with the simulated low-cap pile groups embedded.The container was excited in three E1 Centra earthquake events of different levels.Test results indicate that excessive pore pressure(EPP) during slight shaking only slightly accumulated,and the accumulation mainly occurred during strong shaking.The EPP was gradually enhanced as the amplitude and duration of the input acceleration increased.The acceleration response of the sand was remarkably influenced by soil liquefaction.As soil liquefaction occurred,the peak sand displacement gradually lagged behind the input acceleration;meanwhile,the sand displacement exhibited an increasing effect on the bending moment of the pile,and acceleration responses of the pile and the sand layer gradually changed from decreasing to increasing in the vertical direction from the bottom to the top.A jump variation of the bending moment on the pile was observed near the soil interface in all three input earthquake events.It is thought that the shake table tests could provide the groundwork for further seismic performance studies of low-cap pile groups used in bridges located on liquefiable groun.     

地震作用下不同厚度饱和砂土中直群桩结构动力响应试验研究

基于振动台试验,设计制作2×2直群桩结构相似模型,通过输入一定峰值加速度的迁安波,对非液化砂土、300 mm厚饱和砂土和380 mm厚饱和砂土中群桩承台横向动力响应特性展开研究。研究结果表明:在迁安波输入下,非液化砂土中群桩承台加速度和位移时程与台面输入时程相比,其波形变化规律与峰值大小没有明显差异;而对于两种不同厚度饱和砂土中承台加速度放大较多,承台位移峰值较台面位移峰值相差不大。在300 mm饱和砂土中群桩承台加速度峰值较台面输入放大了约1.35倍,在380 mm饱和砂土中承台加速度峰值放大了1.42倍,说明在相同输入条件下,较厚的饱和砂土层在发生液化后群桩承台的动力响应更加显著。     

基于多尺度卷积神经网络的结构损伤识别研究

为了利用结构振动响应的时间多尺度特征来提升卷积神经网络识别结构损伤的能力,给出了两种用于结构损伤识别的多尺度卷积神经网络,即多尺度输入和多尺度卷积核卷积神经网络.对于多尺度输入卷积神经网络,将通过下采样和滑动平均获取的具有不同时间尺度特征的振动信号输入固定尺寸卷积核的分支卷积神经网络;对于多尺度卷积核卷积神经网络,则将...