基于传递率的结构模态参数识别方法
发布时间：2021-10-24 21:37
随着现代科学技术的不断进步,结构健康监测技术在建筑、机械、航空航天等诸多领域中有着举足轻重的作用。工程结构的健康监测分析能为工程结构安全运行提供有效依据。本论文中以工程结构为研究对象,以结构模态参数特征提取与损伤识别方法为重点研究内容,从采集信号降噪预处理、基于传递率结构模态参数的特征提取、结构损伤识别等方面进行了研究。主要工作如下:（1）工程结构的原始响应信息预处理。分别采用滑动平均法、五点三次滑动平均法、奇异值降分解等三种降噪方法对含有噪声的原始信号进行降噪处理。对比分析表明奇异值降噪效果明显,适用于所采集的原始信号降噪处理。降噪后的信息为开展后续工作奠定良好的基础。（2）基于传递率的结构模态参数特征提取。获取不同工况下的传递率构建多项式有理函数。使用有理分式多项式法拟合得到频率和阻尼。同时,将构建的传递率矩阵进行奇异值分解得到结构模态振型。在此基础上,将该方法与随机子空间法（Stochastic Subspace Identification,SSI）、有限元计算、理论计算等结果比较。以25个自由度的桁架和悬臂梁结构为例进行了验证。（3）基于所提取结构模态特征的结构损伤。利用结构...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桁架数值模拟
兰州交通大学工程硕士学位论文-22-(b)二阶（c）三阶图3.10有限元识别桁架前三阶振型表3.1桁架仿真识别结果阶数有限元（FEM）传递率（TF）随机子空间法（SSI）固有频率/Hz固有频率/Hz频率误差/%阻尼比/%固有频率/Hz频率误差/%阻尼比/%117.72018.2310.0280.00519.8510.1200.001258.88758.2400.0100.01756.6260.0380.001385.47784.2330.0140.02796.2160.1250.002由表3.1可知，基于传递率的模态参数识别方法识别桁架结构的前三阶频率误差分别为2.8%、1.0%、1.4%，而随机子空间法识别结构前三阶频率误差分别为12.0%、3.8%、12.5%，且在每一阶的识别误差上都大于传递率识别误差。由此可见，相比传统的随机子空间法，基于传递率的模态参数识别方法能够较为精确的识别出结构参数，其识别结果较为可靠。3.4工程实例本节以悬臂梁作为工程实例，对其进行理论分析、有限元建模分析及试验验证，并将识别结果与基于传递率的模态参数识别结果进行对比分析，进一步验证基于传递率方
兰州交通大学工程硕士学位论文-26-（b）二阶振型（c）三阶振型图3.12有限元分析前三阶振型3.4.3试验模态分析上一节采用理论计算和有限元方法计算得到了结构模态参数，在此过程中，有许多理论上的假设，如边界条件和其他因素，其结果不能非常准确地反映结构的实际结构模态参数。因此，需要进行结构试验模态分析，它可以在很大程度上与实际更贴近，更能准确地反映出结构的模态参数。模态分析方法一般以多输入单输出、单输入多输出和多输入多输出为三种主要方法[56]，具体方法的选择需要根据具体情况而定。本次试验采用多输入多输出的模态分析方法。在设置栏中，总测点数表示激励点数目，激振点数表示所布置的传感器数目，对应测点表示布置的传感器位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非平稳环境激励下结构模态参数识别方法综述[J]. 高天驰,赵海峰,石海荣. 机械设计与制造工程. 2019(09)
[2]伸缩缝结构的环境振动监测与动力特性识别[J]. 刘佩,朱海鑫,连鹏宇,杨维国. 振动.测试与诊断. 2019(04)
[3]振动响应传递率的动力学特性研究及其在工作模态分析中的应用[J]. 李星占,董兴建,岳晓斌,黄文,彭志科. 振动与冲击. 2019(09)
[4]基于Poly IIR方法悬臂梁模态参数识别与研究[J]. 侯尧花,张占一,黄晋英,马广轩,沈松. 中国测试. 2018(06)
[5]基于奇异值和奇异向量的振动信号降噪方法[J]. 张晓涛,李伟光. 振动.测试与诊断. 2018(03)
[6]计及噪声激励的模态参数识别方法[J]. 夏遵平,王彤. 振动工程学报. 2018(03)
[7]快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别[J]. 蒲黔辉,洪彧,王高新,李晓斌. 振动与冲击. 2018(06)
[8]基于随机子空间法的模态参数自动提取[J]. 张永祥,刘心,褚志刚,黄迪,王光建. 机械工程学报. 2018(09)
[9]基于奇异值分解的ERA改进算法及模态定阶[J]. 朱锐,杭晓晨,姜东,费庆国,靳文冰. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[10]基于响应传递比的桥梁结构工作模态参数识别[J]. 孙倩,颜王吉,任伟新. 工程力学. 2017(11)
博士论文
[1]基于振动响应的结构损伤检测方法研究[D]. 杨斌.湖南大学 2014
[2]环境激励下工程结构模态参数识别[D]. 徐士代.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于主成分分析的结构损伤识别方法研究[D]. 冯亚冲.郑州大学 2019
[2]基于振动传递率函数和统计假设检验的海洋平台结构损伤识别研究[D]. 徐东锋.青岛理工大学 2015
[3]基于固有频率变化的桥梁损伤识别[D]. 王研.华东交通大学 2012
[4]基于传递率的工作模态参数识别方法的研究[D]. 韩杰.太原理工大学 2012
[5]模态参数识别及损伤诊断[D]. 陈识.南京航空航天大学 2010
本文编号：3456028
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
桁架数值模拟
兰州交通大学工程硕士学位论文-22-(b)二阶（c）三阶图3.10有限元识别桁架前三阶振型表3.1桁架仿真识别结果阶数有限元（FEM）传递率（TF）随机子空间法（SSI）固有频率/Hz固有频率/Hz频率误差/%阻尼比/%固有频率/Hz频率误差/%阻尼比/%117.72018.2310.0280.00519.8510.1200.001258.88758.2400.0100.01756.6260.0380.001385.47784.2330.0140.02796.2160.1250.002由表3.1可知，基于传递率的模态参数识别方法识别桁架结构的前三阶频率误差分别为2.8%、1.0%、1.4%，而随机子空间法识别结构前三阶频率误差分别为12.0%、3.8%、12.5%，且在每一阶的识别误差上都大于传递率识别误差。由此可见，相比传统的随机子空间法，基于传递率的模态参数识别方法能够较为精确的识别出结构参数，其识别结果较为可靠。3.4工程实例本节以悬臂梁作为工程实例，对其进行理论分析、有限元建模分析及试验验证，并将识别结果与基于传递率的模态参数识别结果进行对比分析，进一步验证基于传递率方
兰州交通大学工程硕士学位论文-26-（b）二阶振型（c）三阶振型图3.12有限元分析前三阶振型3.4.3试验模态分析上一节采用理论计算和有限元方法计算得到了结构模态参数，在此过程中，有许多理论上的假设，如边界条件和其他因素，其结果不能非常准确地反映结构的实际结构模态参数。因此，需要进行结构试验模态分析，它可以在很大程度上与实际更贴近，更能准确地反映出结构的模态参数。模态分析方法一般以多输入单输出、单输入多输出和多输入多输出为三种主要方法[56]，具体方法的选择需要根据具体情况而定。本次试验采用多输入多输出的模态分析方法。在设置栏中，总测点数表示激励点数目，激振点数表示所布置的传感器数目，对应测点表示布置的传感器位置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非平稳环境激励下结构模态参数识别方法综述[J]. 高天驰,赵海峰,石海荣. 机械设计与制造工程. 2019(09)
[2]伸缩缝结构的环境振动监测与动力特性识别[J]. 刘佩,朱海鑫,连鹏宇,杨维国. 振动.测试与诊断. 2019(04)
[3]振动响应传递率的动力学特性研究及其在工作模态分析中的应用[J]. 李星占,董兴建,岳晓斌,黄文,彭志科. 振动与冲击. 2019(09)
[4]基于Poly IIR方法悬臂梁模态参数识别与研究[J]. 侯尧花,张占一,黄晋英,马广轩,沈松. 中国测试. 2018(06)
[5]基于奇异值和奇异向量的振动信号降噪方法[J]. 张晓涛,李伟光. 振动.测试与诊断. 2018(03)
[6]计及噪声激励的模态参数识别方法[J]. 夏遵平,王彤. 振动工程学报. 2018(03)
[7]快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别[J]. 蒲黔辉,洪彧,王高新,李晓斌. 振动与冲击. 2018(06)
[8]基于随机子空间法的模态参数自动提取[J]. 张永祥,刘心,褚志刚,黄迪,王光建. 机械工程学报. 2018(09)
[9]基于奇异值分解的ERA改进算法及模态定阶[J]. 朱锐,杭晓晨,姜东,费庆国,靳文冰. 振动.测试与诊断. 2018(01)
[10]基于响应传递比的桥梁结构工作模态参数识别[J]. 孙倩,颜王吉,任伟新. 工程力学. 2017(11)
博士论文
[1]基于振动响应的结构损伤检测方法研究[D]. 杨斌.湖南大学 2014
[2]环境激励下工程结构模态参数识别[D]. 徐士代.东南大学 2006
硕士论文
[1]基于主成分分析的结构损伤识别方法研究[D]. 冯亚冲.郑州大学 2019
[2]基于振动传递率函数和统计假设检验的海洋平台结构损伤识别研究[D]. 徐东锋.青岛理工大学 2015
[3]基于固有频率变化的桥梁损伤识别[D]. 王研.华东交通大学 2012
[4]基于传递率的工作模态参数识别方法的研究[D]. 韩杰.太原理工大学 2012
[5]模态参数识别及损伤诊断[D]. 陈识.南京航空航天大学 2010
本文编号：3456028
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3456028.html
