经验模态分解中IMF分量判定准则方法实验研究

研究了经验模态分解(empirical mode decomposi-tion,EMD)的原理,将自相关函数法、能量值法、频谱分析法、累积均值法4种本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)性质判断准则应用于EMD分析,并以GPS桥梁动态监测数据为例进行了实验分析.实验结果表明,根据不同判断...     

新型主动变刚度阻尼器的滑动模态控制及仿真分析

设计出一种新型主动变刚度阻尼装置,该装置可向受控结构提供两种等效刚度,使受控结构能主动地避开地震动卓越频率而永远处于非共振的状态。基于变结构控制理论的滑动模态控制算法,推导了该新型阻尼器的两种开关控制律。仿真分析结果表明,这种新型主动变刚度阻尼器的减震效果是非常明显的,可取得明显优于被动控制的减震效果。两种控制律中,连续型滑动模态控制律可以更充分地发挥该新型阻尼器的性能,取得更好的控制效果。     

基于模态参与消减的直连拉索连接惯容系统的简易算法

高层建筑各层加速度响应峰值往往受到高阶模态的影响,文中通过模态参与消减机制来探究高层结构的模态参与因子对结构振动响应的影响,旨在消除高阶模态的影响,为实现高层建筑结构层间位移和加速度的同步控制提供新的设计方案。首先,基于地震输入减少特性,总结了直连拉索连接惯容系统的控制特点;然后,推导了基于模态参与消减的直连拉索连接惯容系统解析设计公式,从解析的层面揭示了惯容的表观质量与各阶模态参与因子的关系。基于该公式通过惯容表观质量的合理设定可以对模态参与因子进行调节,为拉索连接惯容系统的简化参数设计提供依据;最后,文中提出了全模态参与消减的简易算法,解决了全模态参与消减的惯容系统的实用化设计问题。     

基于STL-EEMD-GA-SVR的采煤工作面瓦斯涌出量预测方法及应用

瓦斯涌出量准确预测可为矿井通风及瓦斯灾害防治措施提供重要依据。为提高采煤工作面瓦斯涌出量预测精度,根据陕西黄陵某矿采煤工作面绝对瓦斯涌出量监测数据,应用基于局部加权回归的周期趋势分解(Seasonal-Trend decomposition procedure based on Loess, STL),将监测数据分解成趋势项、周期项和不规则波动项;利用集成经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD),将不规则波动项分解得到不同特征尺度的IMFs(Intrinsic Mode Functions, IMFs)分量以及残差余量;通过遗传算法(Genetic Algorithms, GA)参数寻优后的支持向量回归机(Support Vector Regression, SVR),对各项分解数据进行预测;叠加各分量模型预测结果,得到最终瓦斯涌出量预测结果。结果表明：在预测集为247、147和70组3种情景下,对比分析了STL-EEMD-GA-SVR模型(简称SEGS)、EEMD-GA-SVR模型、GA-SVR模型和高斯过程回归(Gauss...     

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。     

叠层板状结构的流致振动与稳定性

在对叠层板状元件的固有振动特性的理论分析中,提出了单梁与多梁对接的力学模型;在研究叠层板状元件湿模态固有频率与振型的理论分析与计算中,采用了以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解的方法;在研究叠层板状元件的稳定性时,采用直接法和变分法对其临界流速和失稳挠曲线进行分析和计算,二者的计算结果吻合较好;此外,对结构在非线性支承下的流致振动与稳定性作了初步研究。     

一种基于声速剖面展开的内波监测新方法

声速剖面时空分布的获取是利用声学方法监测内波的核心问题。在反演算法中,声速剖面通常是采用展开的方式用若干个参数来表示的。这就导致了有时很难从反演结果中直接获得内波的相关信息。本文的目标是找到一种通过展开系数直接获取内波特性的方法。通过推导内波水动力方程,可以从较少的声速剖面样本中提取出水动力简正模态（Hydrodynamic Normal Modes,HNMs）作为声速剖面展开的正交基。较之广泛采用的正交经验函数（Empirical Orthogonal Functions, EOFs）,HNMs直接与内波活动相关,具有更明确的物理含义。然后,基于HNMs对声速剖面的时间序列进行展开,获得展开系数。最后,从前两阶展开系数的时间导数中可以获取内波活动的信息。将方法应用于受内波影响而具有明显时空扰动的南海北陆架区温度链数据,结果表明：只用前两节模态就可以在较好的精度范围内重构声速剖面。前两阶系数的时间导数具有独特的双震荡结构可以用于探测内孤立波。从展开系数也可以获得幅度以及波长信息。理论推导和实验分析证明了本文方法在内波监测中的有效性。HNMs方法使用便利且对样本的依赖性较小,可以在内波活跃海域作为EOFs的有效补充用于声速剖面的展开。     

南黄海夏季温盐年际变化时空模态与气候响应

根据南黄海断面1977—2016年历年8月标准层温度、盐度与气候要素观测资料,采用时空分析等方法,分析了南黄海断面夏季温度、盐度年际时空变化与气候响应。断面温度主要有4种时空模态,夏季风生环流、冷水团强度、面积与断面冬季温度模态是主要温度模态年际变化的主要影响因素;夏季风生流场形态、春季PDO指数与断面冬季温度模态是次要温度模态年际变化的主要影响因素;温度模态时间分量均为准平衡态长期变化。断面盐度主要有4种时空模态,夏季苏北沿海低盐度水体、南黄海中部高盐度水体与夏季黄海风生流输送作用是盐度主要模态年际变化的主要影响因素;夏季南黄海降水量减少与风生流输送减弱是盐度次要模态年际变化的主要影响因素。盐度主要模态时间分量为准平衡态长期变化,次要模态时间分量存在显著线性低盐趋势变化。断面夏季温盐多年平均分布主要受到夏季多年平均风生环流影响。断面核心冷水团月平均温度为准平衡态长期变化;面积存在显著线性减小趋势,黄海风生流场季节与年际变化是南黄海核心冷水团年际变化主要影响因素,春季PDO指数对冷水团面积年际变化有显著非线性影响。断面冷水团、核心冷水团月平均盐度为显著线性低盐趋势周期年际变化。由于黄海温盐长期线性趋势变化,与30多年前状况相比,目前黄海温盐场季节循环时空变化形态可能已经发生显著改变。     

Lamb波在水下弹性板散射声场仿真实验

利用有限元声场计算软件 COMSOL,仿真实验了 Lamb 波在水下弹性板直角板端反射并发生模态转换时的散射声场,通过对散射声场的分析,结合能量守恒定律,忽略杂散波(如棱角波)近似计算了 Lamb 波在水下弹性板直角板端的模态转换效率,并且与理论值进行了比较。     

巴音布鲁克近58a气候变化特征分析

对巴音布鲁克站点1958—2015年的月降水量、降水日数和平均气温进行集合经验模态分解得到其变化趋势,利用Mann Kendall和累计距平法诊断突变点,并采用Morlet小波和R/S法分析其周期特征和未来变化趋势。结果显示：（1） 巴音布鲁克各月降水量1月、6月和11月增多趋势显著,2月、7月和12月呈“凸”字形变化,减少趋势显著。（2） 降水日数1月和9月呈显著减少趋势,2月和6月呈显著增加趋势,3月和11月呈“凸”字形变化,5月、7月和8月呈不同幅度的“凹”字形变化。（3） 各月平均气温基本呈上升趋势,尤其以5月、7月和10月升温最显著。（4） 年降水量、年降水日数和年平均气温分别在1999年、1993年和1997年发生突变,年降水日数增多早于年降水量增多和年平均气温升高的时间,从90年代中期开始气候由干冷逐渐向暖湿转型。（5） 年降水量、年降水日数和年平均气温的主周期分别为41 a、9 a和30 a。（6） 未来年降水量将增多,年降水日数将减少,年平均气温将升高,极端降水发生的频次将增大,易引发洪涝灾害。