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环境激励下大型桥梁结构模态参数识别比较研究

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环境激励下大型桥梁结构模态参数识别比较研究

作者：郑沛娟兰州理工大学

学位级别：硕士

虽然土木工程结构的动力响应信号的分析与处理并非是最终的目的,但是它是结构的有限元模型修正、状态评估与损伤识别过程中的一个极其重要的环节。通过处理结构的动力响应信号,更精确地识别结构的模态参数是国内外一直研究和努力的方向... 详细信息

虽然土木工程结构的动力响应信号的分析与处理并非是最终的目的,但是它是结构的有限元模型修正、状态评估与损伤识别过程中的一个极其重要的环节。通过处理结构的动力响应信号,更精确地识别结构的模态参数是国内外一直研究和努力的方向。但是即使是广泛应用的随机子空间法和特征系统实现法,系统阶次的确定和Hankel矩阵的构建直接影响了识别结果的精度;而且多数模态参数识别方法在应用时,均存在阻尼比的识别精准性较差的问题。因此,对模态参数识别方法进行比较研究,从而从中选择具有优势性的识别方法是十分必要的。本文首先简要介绍了环境激励下模态参数识别相关的基本理论和方法,然后重点介绍了特征系统实现法和基于贝叶斯理论的快速贝叶斯FFT算法,而且针对—刚构-连续组合梁桥环境激励下的竖向响应数据,采用上述两种算法和随机子空间法识别了该结构的模态参数,并将三种算法的识别结果进行对比。主要结论如下：(1)相对于特征系统实现算法或是其它的传统的模态参数识别算法,快速贝叶斯FFT方法具有明显的理论优势;(2)由随机子空间算法、特征系统实现算法和快速贝叶斯FFT算法三种方法对一刚构-连续组合梁桥的模态参数识别结果的对比表明,不仅快速贝叶斯FFT算法识别的模态参数具有较强的可靠性,而且具有由各模态参数的后验不确定性来表明识别参数的精准性这一优势。这一优势对各模态参数尤其是阻尼比的精准性确认具有极大的意义;(3)通过采用不同采样时间下快速贝叶斯FFT方法的识别结果进行对比,表明了随着采样时间的增长,用于模态参数识别的FFT数据的增加,模态参数的后验不确定性基本上都有所减小,这表明识别的模态参数的精度均有所增加。

关键词：快速贝叶斯FFT算法特征系统实现法随机子空间法刚构-连续组合梁桥环境激励后验的不确定性

一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的模态参数识别

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工程力学 2013年第B06期30卷 99-103页

作者：韩建平郑沛娟骆勇鹏谢强王苍和兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 甘肃省交通科学研究院有限公司甘肃兰州730050

利用环境激励下结构动力响应信号识别结构的模态参数是结构有限元模型修正及状态评估的一个重要环节,但目前为止,要得到非常准确的识别结果仍有一定困难,特别是阻尼参数。首先利用MATLAB语言编制了单输入单输出和单输入多输出两种工况... 详细信息

利用环境激励下结构动力响应信号识别结构的模态参数是结构有限元模型修正及状态评估的一个重要环节,但目前为止,要得到非常准确的识别结果仍有一定困难,特别是阻尼参数。首先利用MATLAB语言编制了单输入单输出和单输入多输出两种工况下特征系统实现算法识别结构模态参数的程序,进而基于一刚构-连续组合梁桥在环境激励下的测试数据,运用自编程序识别了该桥的模态频率、模态阻尼比及振型,并将识别结果与商业软件自带的随机子空间识别方法的识别结果进行了对比。结果对比表明,两种方法识别所得的模态频率和振型基本吻合,但模态阻尼比的识别结果仍有明显差异,识别结果的精准性仍无法确认。

关键词：模态参数识别随机子空间识别特征系统实现算法环境激励刚构-连续组合梁桥

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基于图论聚类的随机子空间模态参数自动识别

东南大学学报（自然科学版） 2017年第4期47卷 710-716页

作者：郑沛娟林迪南宗周红余道兴东南大学土木工程学院南京210096 福建省建筑科学研究院福建省绿色建筑技术重点实验室福州350025

为提高随机子空间法模态参数识别过程中的自动化程度,减少人为干预,提出了基于图论聚类的桥梁结构模态参数自动识别方法.首先,初步剔除由于数据精度以及噪声等引起的虚假模态;其次,采用图论聚类法,对结构模态结果依次根据基于结构频率... 详细信息

为提高随机子空间法模态参数识别过程中的自动化程度,减少人为干预,提出了基于图论聚类的桥梁结构模态参数自动识别方法.首先,初步剔除由于数据精度以及噪声等引起的虚假模态;其次,采用图论聚类法,对结构模态结果依次根据基于结构频率和模态保证准则(MAC)指标定义的距离进行聚类,以自动识别出结构的真实模态.随后基于灌河大桥0.5 h的加速度数据,采用所提方法实现了结构模态参数的自动识别,并通过结构的有限元模型对识别结果进行验证.最后,将所提出的方法应用到基于灌河大桥健康监测系统采集的一年加速度数据的模态参数识别过程中,表明了该方法在桥梁结构海量加速度数据的结构模态参数自动识别中是可行的.

关键词：模态参数识别图论聚类随机子空间法稳定图

基于节点曲率和小波分析的梁式桥多尺度损伤识别

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振动与冲击 2015年第12期34卷 108-114页

作者：钟儒勉宗周红郑沛娟杨泽刚东南大学土木工程学院南京210096

以新沂河大桥为工程背景,提出了一种基于节点曲率和小波分析(NCWA)的梁式桥多尺度损伤识别方法。首先基于结构弯矩-曲率基本关系和结构微损伤对其应力重分布影响很小的假定,结合小波分析的消噪功能,采用奇异值分解(SVD)方法求解节点曲... 详细信息

以新沂河大桥为工程背景,提出了一种基于节点曲率和小波分析(NCWA)的梁式桥多尺度损伤识别方法。首先基于结构弯矩-曲率基本关系和结构微损伤对其应力重分布影响很小的假定,结合小波分析的消噪功能,采用奇异值分解(SVD)方法求解节点曲率损伤前后的线形矩阵方程,推导了基于节点曲率的损伤指标,并通过简支梁试验验证了该方法的理论可行性,最后新沂河大桥多尺度数值模型试验和动载试验验证了基于NCWA识别方法的损伤敏感性和抗噪性。结果表明:在不考虑噪声干扰作用下,基于节点曲率的损伤识别方法能较好实现结构不同尺度的损伤识别,但小尺度单元区域的识别效果普遍优于大尺度单元区域;在考虑噪声干扰作用下,基于NCWA的损伤识别方法基本能够实现结构小尺度下的损伤识别,小尺度单元区域的比大尺度单元区域的损伤识别抗噪性更好。提出的基于NCWA的多尺度损伤识别方法具有应用到实际工程健康监测中的潜力,可为梁式结构损伤及安全预后奠定必要的基础。

关键词：节点曲率小波分析损伤识别多尺度模拟结构健康监测

基于健康监测的桥梁结构损伤预后和安全预后研究进展及挑战

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中国公路学报 2014年第12期27卷 46-57页

作者：宗周红钟儒勉郑沛娟秦中远刘琦齐东南大学土木工程学院江苏南京210096

为解决桥梁结构健康监测系统不易对早期损伤识别的问题,首先阐述了基于健康监测的损伤预后和安全预后的基本概念,讨论了损伤预后和安全预后的基本理论框架,包括监测系统、物理模型及预后模型3个部分;其次综述了基于模型预后技术、数据... 详细信息

为解决桥梁结构健康监测系统不易对早期损伤识别的问题,首先阐述了基于健康监测的损伤预后和安全预后的基本概念,讨论了损伤预后和安全预后的基本理论框架,包括监测系统、物理模型及预后模型3个部分;其次综述了基于模型预后技术、数据驱动预后技术等的研究进展及应用,最后提出了基于健康监测的桥梁结构损伤预后和安全预后面临的挑战。综合分析表明:基于知识发现、神经网络、统计分析、物理模型及其混合系统等是潜在的有效解决方法;基于多元混合的预后方法将是未来预后技术的主要发展方向之一,损伤及安全预后技术将是克服健康监测技术瓶颈的有效方法之一,可供桥梁结构健康监测、运营养护和维修加固参考。

关键词：桥梁工程损伤预后和安全预后综述结构健康监测多尺度模型

环境激励下基于快速贝叶斯FFT的实桥模态参数识别

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工程力学 2014年第4期31卷 119-125页

作者：韩建平郑沛娟兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050

近年来,贝叶斯理论逐步应用于工程结构的模态参数识别、有限元模型修正及状态评估等方面。基于快速贝叶斯FFT的模态参数识别方法是针对某一共振频率带的单个模态,通过一个四维的数值优化问题得到模态参数的最佳估计,并通过对数似然函数... 详细信息

近年来,贝叶斯理论逐步应用于工程结构的模态参数识别、有限元模型修正及状态评估等方面。基于快速贝叶斯FFT的模态参数识别方法是针对某一共振频率带的单个模态,通过一个四维的数值优化问题得到模态参数的最佳估计,并通过对数似然函数关于模态参数的二阶导数求得Hessian矩阵,使得基于贝叶斯的参数识别方法可以快速高效地进行。为了评估该方法在实际桥梁结构模态参数识别应用中的可行性及优越性,运用快速贝叶斯FFT方法对环境激励下一刚构-连续组合梁桥的竖向加速度响应进行了分析处理,识别了其模态参数的最佳估计,并根据模态参数的变异系数评估了其后验的不确定性。识别结果与随机子空间识别结果的对比表明,两种方法识别的频率和振型基本吻合,阻尼识别结果的差异仍然较大。

关键词：模态参数识别后验的不确定性快速贝叶斯FFT 随机子空间识别刚构-连续组合梁桥

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找准读写结合切入点，切实提高小学生的习作水平

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找准读写结合切入点，切实提高小学生的习作水平

基于响应面的刚构-连续组合梁桥有限元模型修正

中小幼教师新时期第三届“教育教学与创新研究”论坛

作者：郑沛娟新疆生产建设兵团第六师一0二团学校

读写结合乃重要的语文教学原则之一,能够帮助学生吸收思想营养和写作营养。小学语文教师明确四年级学生的身心发展规律,找准读写结合的切入点,选择合适方法来渗透习作教学,有助于深度调动其学习积极性,使之在教师的引导下掌握高效的作... 详细信息

读写结合乃重要的语文教学原则之一,能够帮助学生吸收思想营养和写作营养。小学语文教师明确四年级学生的身心发展规律,找准读写结合的切入点,选择合适方法来渗透习作教学,有助于深度调动其学习积极性,使之在教师的引导下掌握高效的作文创作方法,不断提高习作水平。文章就小学习作教学中的问题展开分析,从学生角度出发,提出了四项提高习作水平的教学策略,阐述了策略的优势以及具体做法,有助于扩大教学成果,构建高效语文课堂。

关键词：读写结合切入点小学生习作

来源： cnki会议评论

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工程力学 2013年第12期30卷 85-90,106页

作者：韩建平骆勇鹏郑沛娟刘云帅兰州理工大学甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室兰州730050 兰州理工大学防震减灾研究所兰州730050

首先对响应面法在有限元模型修正中应用的主要问题,包括实验设计、参数筛选、响应面拟合及参数优化等进行了讨论,进而基于现场动力试验数据对一刚构-连续组合梁桥—靖远黄河大桥的有限元模型进行了修正。选取箱梁和桥墩的弹性模量以及... 详细信息

首先对响应面法在有限元模型修正中应用的主要问题,包括实验设计、参数筛选、响应面拟合及参数优化等进行了讨论,进而基于现场动力试验数据对一刚构-连续组合梁桥—靖远黄河大桥的有限元模型进行了修正。选取箱梁和桥墩的弹性模量以及连续墩顶支座及边跨联端支座的横向和竖向刚度为修正参数,采用中心复合设计法进行实验设计、计算样本值,分别构造两个响应面模型,其中一个考虑交互项的影响、一个不考虑交互项的影响,然后以这两个响应面模型代替初始有限元模型分别进行修正。修正结果表明,考虑和不考虑交互项的影响对修正后部分参数的取值有一定的影响,而对频率的修正精度影响不大。两种模型修正后的频率取值均与实测频率较吻合,修正后的模型能准确地反映桥梁的动力特性,可作为后续损伤识别及状态评估的基准模型。

关键词：有限元模型修正响应面法中心复合设计参数选取刚构连续组合梁桥

“双减”背景下的初中历史项目化作业设计研究

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“双减”背景下的初中历史项目化作业设计研究

作者：郑沛欣青海师范大学

学位级别：硕士