桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现

发布时间：2017-09-09 16:16

  本文关键词：桥梁断面颤振导数识别方法研究及MATLAB实现

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【摘要】：颤振导数的识别是大跨桥梁颤振研究的基础与热点问题,本文回顾了桥梁颤振理论及颤振导数的发展历程,对桥梁断面颤振导数的识别方法进行了归纳总结。基于节段模型二维弯扭耦合自由振动风洞试验,本文从模态参数识别方法、试验数据预处理、试验数据截取等几个方面进行了研究与讨论,给出了一套高效准确的颤振导数识别方法,并编制了配套的MATLAB计算程序。本文的主要研究内容如下:(1)在建立颤振导数与自由振动模态参数之间关系的基础上,介绍了ITD法、本文优化后的MITD法及LSCE法三种模态参数的识别方法,并通过单自由度仿真试验实际分析比较了几种方法的特点及将其直接应用于桥梁断面颤振导数识别的不适之处。(2)在回顾现有颤振导数识别的最小二乘迭代法ULS法和MLS法的基础上,通过引入符合试验数据特性的加权矩阵,推导出加权最小二乘迭代(WLS)法。并进行了二自由度节段模型仿真试验,通过抗噪性试验和初值敏感性试验验证了WLS法更好的抗噪性及计算效率。(3)给出了为最小二乘迭代法提供初值的时程曲线包络线法,并针对试验中实采数据与有效数据的差异性问题,提出了基于时程曲线包络线法和随机抽样一致性算法(RANSAC)的实验有效数据截取实用方法,并进行了实例验证。(4)针对高风速下通过初始激励获得的自由响应数据信号弱、噪声大、衰减快的特点,以风荷载作为环境激励,通过随机减量技术从风洞试验中模型在高风速下的随机振动信号中提取了振动系统的自由衰减信号。(5)基于MATLAB语言,编制了前文提出的几种方法所对应的计算模块,开发出一套完整的可视化颤振导数识别程序,并将该程序应用于节段模型风洞试验之中,提高了颤振导数的识别精度及效率。
【关键词】：颤振导数 最小二乘法 随机抽样一致性算法 随机减量法 MATLAB风洞试验
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 桥梁颤振研究概况9-11
• 1.2.1 古典耦合颤振理论10
• 1.2.2 分离流颤振理论10-11
• 1.3 颤振导数及其识别方法11-18
• 1.3.1 颤振导数的发展11-14
• 1.3.2 颤振导数的识别方法14-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第二章 基于节段模型风洞试验的颤振导数识别20-50
• 2.1 二维节段模型风洞试验20-21
• 2.2 颤振导数与系统模态参数关系的建立21-24
• 2.3 几种系统模态参数识别方法及比较24-33
• 2.3.1 最小二乘法25-26
• 2.3.2 Ibrahim时域（ITD）法26-27
• 2.3.3 改进的ITD（MITD）法27-29
• 2.3.4 最小二乘复指数（LSCE）法29-31
• 2.3.5 单自由度仿真试验31-33
• 2.4 基于最小二乘迭代法的颤振导数识别33-41
• 2.4.1 总体最小二乘迭代（ULS）法33-34
• 2.4.2 修正最小二乘迭代（MLS）法34-35
• 2.4.3 加权最小二乘迭代（WLS）法35-41
• 2.5 颤振导数识别的数值仿真试验41-49
• 2.5.1 抗噪性能试验43-47
• 2.5.2 初始值敏感性试验47-49
• 2.6 本章小结49-50
• 第三章 参数初值的确定与试验数据的截取50-62
• 3.1 概述50
• 3.2 非线性模态参数初值的确定50-52
• 3.3 试验有效数据的截取52-58
• 3.3.1 有效数据截取原则52-53
• 3.3.2 随机抽样一致性（RANSAC）算法53-55
• 3.3.3 有效数据截取的实现方法55-57
• 3.3.4 实例验证57-58
• 3.4 高风速区间试验数据获取的随机减量（RDT）法58-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第四章 颤振导数识别方法的MATLAB实现及应用62-72
• 4.1 MATLAB开发环境简介62-64
• 4.2 MATLAB程序的编制64-67
• 4.2.1 核心模块的编制64-65
• 4.2.2 GUI界面开发65-67
• 4.3 实例应用67-71
• 4.3.1 试验概况68-69
• 4.3.2 试验结果69-71
• 4.4 本章小结71-72
• 结论与展望72-74
• 结论72
• 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭斯羽;翟文娟;唐求;朱院娟;;结合Hough变换与改进最小二乘法的直线检测[J];计算机科学;2012年04期

2 白桦;夏勇;刘健新;李加武;;流线型桥梁断面颤振稳定性数值模拟[J];长安大学学报(自然科学版);2011年03期

3 李友祥;祝志文;陈政清;;识别桥梁断面颤振导数的快速相关特征系统实现算法[J];振动与冲击;2008年08期

4 刘彬;丁桦;时忠明;;随机减量函数触发条件分析[J];振动与冲击;2007年07期

5 祝志文;2顾明;;基于自由振动响应识别颤振导数的特征系统实现算法[J];振动与冲击;2006年05期

6 李永乐,廖海黎,强士中;桥梁断面颤振导数识别的加权整体最小二乘法[J];土木工程学报;2004年03期

7 彭德运,王立新;意大利墨西拿海峡大桥设计概述[J];铁道建筑技术;2003年02期

8 陈政清,于向东;大跨桥梁颤振自激力的强迫振动法研究[J];土木工程学报;2002年05期

9 黄方林,陈政清;桥梁颤振气动导数识别的迭代法[J];振动与冲击;2002年02期

10 丁泉顺,陈艾荣,项海帆;桥梁断面气动导数识别的修正最小二乘法[J];同济大学学报(自然科学版);2001年01期

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本文编号：821461