确定—随机子空间模态参数识别研究

发布时间：2017-04-01 19:07

  本文关键词：确定—随机子空间模态参数识别研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥梁结构健康监测日益受到重视和推广,结构模态参数识别既是健康监测的前提和基础,也是结构动力识别的主要部分,在整个健康监测系统中有着不可忽视的重要性。确定-随机子空间方法作为一种系统辨识方法,目前在桥梁结构中几乎没有运用的先例,本文以此方法在桥梁结构模态参数识别中的应用进行了研究。主要研究内容如下：1、综述了结构模态参数的随机子空间、确定-随机子空间以及时变结构识别方法。2、详细阐述了确定-随机子空间系统辨识方法的基本理论,并针对结构模态参数时变识别,提出一种确定-随机子空间滑窗方法,基于MATLAB平台,编制了相应的程序。3、借助某桥塔损伤试验及某斜拉桥振动台试验,运用确定-随机子空间方法、确定随机子空间滑窗方法对各工况下结构模态参数进行了识别,并对比分析。4、研究表明：确定-随机子空间方法可以利用结构激励及结构响应识别其模态参数；结构自振频率会随着结构的损伤逐渐降低、阻尼比有有所增加。5、对于非时变线性结构,结构在试验过程中自振频率保持不变,确定-随机子空间方法与确定-随机子空间滑窗方法识别结果一致。6、对于时变非线性结构,确定-随机子空间方法频率识别结果偏低,运用确定-随机子空间滑窗算法追踪结构自振频率时可知,随着震动幅值增大,频率首先降低,但降低到一定程度后,随着震动幅值的减小,频率有所回升,到最后地震动结束时,趋于稳定。
【关键词】：模态参数识别 确定-随机子空间 确定-随机子空间滑窗 损伤试验 振动台试验 时变性识别
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究意义12-13
• 1.2 研究现状13-15
• 1.2.1 随机子空间方法13-14
• 1.2.2 确定-随机子空间方法14-15
• 1.2.3 模态参数时变性识别15
• 1.3 本文主要研究的目标、内容及章节安排15-17
• 1.3.1 研究目标15-16
• 1.3.2 研究内容16
• 1.3.3 章节安排16-17
• 第2章 确定-随机子空间系统识别17-34
• 2.1 结构振动的状态空间模型17-20
• 2.1.1 连续状态空间模型17-18
• 2.1.2 离散状态空间模型18-19
• 2.1.3 状态空间方程19-20
• 2.2 确定-随机子空间方法20-27
• 2.2.1 确定-随机子系统20-21
• 2.2.2 Hankel矩阵21-23
• 2.2.3 系统相关矩阵23-25
• 2.2.4 卡尔曼滤波25-26
• 2.2.5 系统矩阵计算26-27
• 2.3 模态参数识别27-28
• 2.4 稳定图方法28-30
• 2.4.1 稳定图原理28-29
• 2.4.2 稳定图判别标准29-30
• 2.5 确定-随机子空间滑窗方法30-31
• 2.5.1 方法原理30-31
• 2.5.2 CSI滑窗识别影响因素31
• 2.6 编制程序31-32
• 2.7 后续内容32-33
• 2.8 本章小结33-34
• 第3章 模型桥塔模态参数识别34-66
• 3.1 模型介绍34-35
• 3.1.1 材料34
• 3.1.2 几何尺寸34-35
• 3.2 试验介绍35-39
• 3.2.1 传感器布置35-36
• 3.2.2 损伤模拟36-38
• 3.2.3 试验工况38
• 3.2.4 试验现场38-39
• 3.3 有限元分析39-41
• 3.4 数据预处理41-44
• 3.4.1 消除趋势项41-42
• 3.4.2 信号重采样42
• 3.4.3 预处理结果42-44
• 3.5 模态参数识别44-60
• 3.5.1 功率谱识别结果45-47
• 3.5.2 SSI识别结果47-50
• 3.5.3 CSI识别结果50-54
• 3.5.4 对比分析54-60
• 3.6 CSI滑窗识别60-65
• 3.6.1 识别结果60-63
• 3.6.2 对比分析63-65
• 3.7 本章小结65-66
• 第4章 地震激励下模态参数识别66-91
• 4.1 试验模型工程概况66-69
• 4.1.1 材料66
• 4.1.2 主梁66
• 4.1.3 索塔66-67
• 4.1.4 配重67-68
• 4.1.5 全桥模型总布置图68-69
• 4.2 模型试验方案69-71
• 4.2.1 传感器布置69-70
• 4.2.2 试验工况70-71
• 4.3 有限元分析71-72
• 4.3.1 OpenSees模型71-72
• 4.3.2 模态分析72
• 4.4 模态参数识别72-84
• 4.4.1 主梁模态参数识别结果72-77
• 4.4.2 索塔模态参数识别结果77-83
• 4.4.3 全桥横向振型83-84
• 4.5 CSI滑窗识别84-90
• 4.5.1 小震识别85-87
• 4.5.2 大震识别87-90
• 4.6 本章小结90-91
• 结论及展望91-93
• 一、结论91
• 二、展望91-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-97

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