基于改进Prony理论的结构非缩放位移柔度识别

作     者：徐飞 张立平 刘新宇 周立明 王志伟 郑贺民 XU Fei;ZHANG Li-ping;LIU Xin-yu;ZHOU Li-ming;WANG Zhi-wei;ZHENG He-min

作者机构：石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路设计集团天津300308 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第9期

页      面：147-156页

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划项目(N2022G033,K2021G025) 国家自然科学基金项目(52078311) 河北省自然科学基金项目(E2021210055,E2023210113,E2021210099) 河北省教育厅重点研发项目(ZD2022073) 国能朔黄铁路发展有限责任公司技术开发项目(GJNY-20-230) 中国铁路设计集团A类重点课题(2021A230101) 

主　　题：桥梁工程 非缩放位移柔度 Prony理论 环境振动 增强脉冲响应函数 

摘      要：为了准确估算结构模态参数和柔度系数,开发了一种基于环境振动测试的结构非缩放位移柔度识别方法。该方法在时域内对结构的环境振动响应进行分析,并通过奇异值分解来解析结构的位移振型;利用位移振型的正交性,对脉冲响应函数矩阵进行左乘加权和右乘加权运算,构建出结构的增强脉冲响应函数;该方法可以将多自由度多模态的振动信号解耦为单维度单模态的振动信号,基于此特性提出目标秩回归的Prony方法,用来识别结构的基本模态参数(频率、阻尼比)和模态缩放系数,并进一步估算结构的非缩放位移柔度系数矩阵。数值模拟结果表明:增强脉冲响应函数只含有单阶模态振动信息,并能从中识别结构的模态参数和非缩放位移柔度系数矩阵。其工程意义在于,可以预测结构在任意静力荷载作用下的变形形状,能够用于结构的健康监测和安全评估。