海洋结构信号消噪与模态参数识别方法试验研究

发布时间：2020-07-17 19:16

【摘要】：目前,很多前期设计使用的海洋平台在长期运行的过程中出现老化和损伤,或已经达到其服役寿命,对于邻近新发现的油气资源,这些老龄平台超期服役就不可避免。除此之外,由于设计施工不当或使用过程导致的损伤,可能使整个平台的安全性受到威胁,因此有必要对海洋平台进行定期或不定期健康状况评估,以保障生命财产的安全。当海洋平台出现损伤时,海洋结构固有特性会发生改变,具体表现在结构的固有频率和阻尼比等模态参数随之改变,因此准确识别模态参数对对结构损伤识别意义重大。本文对模态参数进行了以下几方面的研究：1.系统研究了傅里叶分析以及最小二乘复指数法(Prony法)、特征系统实现算法(ERA法)和随机子空间法(SSI法)等时域方法。傅里叶分析是频域法模态参数识别的基础,在模态识别领域具有举足轻重的地位。Prony法和ERA法是基于冲击激励响应的模态参数识别方法,SSI法是基于随机激励响应的识别方法。2.运用Cazdow理论和信号分解与重构法进行信号消噪研究。Cazdow理论是是基于截断奇异值分解的消噪方法,信号分解与重构法原本是用来提取信号中弱模态,本文将该方法运用于信号消噪。数值研究的结果表明两种方法都具有较好的消噪效果,信号分解与重构法对带宽的选择要求较高,带宽太大或太小都会产生较大误差。3.实施导管架物理模型冲击激励和随机激励实验,对响应进行模态参数识别研究。先进行数值研究,结果表明ERA法和SSI法能够准确识别出各阶模态频率和阻尼比,并且SSI法具有较好地抗噪声干扰能力。将ERA法和SSI法应用于导管架物理模型响应信号模态参数识别,进一步验证了ERA法对冲击激励响应信号的识别效果较好,SSI法对随机激励响应信号的识别效果较好。本文将信号分解与重构方法应用于信号消噪方面,取得较好的消噪效果；同时使用自主开发的模态识别软件《海洋结构模态识别及振动监测系统》(MIVDS)对实测数据进行分析,分析结果表明ERA法适用于冲击激励响应信号的模态参数识别,而SSI法适用于随机激励响应信号的模态参数识别。本文的研究结论对海洋结构实测信号的模态参数识别具有一定的参考意义,尤其是实测信号中包含大量噪声,以及不同激励条件下的模态参数识别。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P75

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王学敏;黄方林;刘建军;;大型桥梁模态参数识别的一种方法[J];工程力学;2007年02期

2 史琼艳;;模态参数识别方法[J];科技信息(科学教研);2007年35期

3 俞云书;结构模态参数识别——传递函数法[J];中国空间科学技术;1981年02期

4 王信义;董卫平;张之敬;;结构振动系统复模态参数识别的裾部影响消除法[J];强度与环境;1985年03期

5 杨前进;张培强;李川奇;;多输入——多输出实验模态参数识别(2)——时域识别法及其内在联系[J];实验力学;1991年03期

6 张培强;杨前进;李川奇;;多输入——多输出实验模态参数识别(1)——统一的数学模型[J];实验力学;1991年02期

7 刘中生，于民，王大钧，陈德成;模态参数识别中的激振点和测量点的布局　Ⅰ理论分析[J];宇航学报;1995年02期

8 李臣,马爱军,冯雪梅;一种高效的频域模态参数识别法[J];振动与冲击;2004年03期

9 张笑华;任伟新;禹丹江;;结构模态参数识别的随机子空间法[J];福州大学学报(自然科学版);2005年S1期

10 祁泉泉;辛克贵;崔定宇;;扩展特征系统实现算法在结构模态参数识别中的应用[J];工程力学;2011年03期

相关会议论文 前10条

1 罗光坤;;基于时频分析的模态参数识别研究[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集（Ⅰ）[C];2008年

2 王国兴;李华军;潘新颖;;小波包分析在结构损伤时间识别及结构模态参数识别中的应用[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年

3 张明星;柳亦兵;辛卫东;;基于时域方法的核电站沸水反应堆试验模态参数识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

4 狄生奎;王立宪;杜永峰;李慧;;考虑温度影响下的混凝土梁桥的模态参数识别研究[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年

5 李磊;应怀樵;刘杰;张占一;;基于环境试验的过街天桥模态参数识别与分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

6 邓昌;顾培英;汤雷;;基于移动附加质量的模态参数识别方法[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2010年

7 李磊;应怀樵;刘杰;张占一;;基于环境试验的过街天桥模态参数识别与分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年

8 黄朝俊;秦权;;基于脉动数据的结构模态参数识别前处理分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2006年

9 顾培英;丁伟农;;结构系统模态参数识别方法[A];中国水利学会首届青年科技论坛论文集[C];2003年

10 王慧;刘正士;;基于HHT方法的结构模态参数识别[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年

相关博士学位论文 前10条

1 孙鑫晖;频域模态参数识别研究及其软件实现[D];南京航空航天大学;2010年

2 常军;随机子空间方法在桥梁模态参数识别中的应用研究[D];同济大学;2006年

3 禹丹江;土木工程结构模态参数识别[D];福州大学;2006年

4 姜浩;基于环境激励下预应力混凝土桥梁模态参数识别与损伤诊断[D];吉林大学;2009年

5 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年

6 徐士代;环境激励下工程结构模态参数识别[D];东南大学;2006年

7 何启源;基于现代时频分析的环境激励模态参数识别方法研究[D];重庆大学;2009年

8 黄晓敏;桥梁结构模态参数识别与损伤诊断算法研究[D];昆明理工大学;2013年

9 杨和振;环境激励下海洋平台结构模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2004年

10 辛峻峰;基于随机子空间法的海洋平台模态参数识别技术研究[D];中国海洋大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 黄珍;桥梁结构运营模态参数识别方法对比研究[D];西南交通大学;2015年

2 赵海云;基于多等级模态参数识别的大跨桥梁损伤诊断方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 李丽雯;结构模态参数识别在非线性结构中的适用性研究[D];中国水利水电科学研究院;2015年

4 胡秋霞;热环境下基础激励结构模态参数识别研究[D];南京航空航天大学;2014年

5 王乐;基于环境激励的安庆铁路长江大桥模态参数识别[D];合肥工业大学;2015年

6 卢洪超;海洋结构信号消噪与模态参数识别方法试验研究[D];中国海洋大学;2015年

7 陈文新;基于希尔伯特—黄变换的结构模态参数识别研究[D];湖南科技大学;2009年

8 年秋华;储液罐平台的模态参数识别[D];大连理工大学;2010年

9 罗奎;基于自然激励技术的结构模态参数识别应用研究[D];武汉理工大学;2010年

10 郭明龙;基于时频分析的应变模态参数识别[D];哈尔滨工业大学;2010年

本文编号：2759826