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环境激励及噪声干扰下斜拉桥的损伤定位方法

振动与冲击 2008年第8期27卷 1-6页

作者：侯立群欧进萍哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

损伤识别是结构健康监测的核心技术之一,但至今仍没有很好的解决方法。测试噪声及各种环境不确定性干扰所导致的模态参数识别精度不高是制约损伤识别技术走向实用化的关键问题之一。针对这种情况,考虑到噪声干扰的随机性及损伤特征的稳... 详细信息

损伤识别是结构健康监测的核心技术之一,但至今仍没有很好的解决方法。测试噪声及各种环境不确定性干扰所导致的模态参数识别精度不高是制约损伤识别技术走向实用化的关键问题之一。针对这种情况,考虑到噪声干扰的随机性及损伤特征的稳定性,提出了基于三点直线拟合曲率的损伤综合定位方法。此方法表述如下:利用结构损伤前后多次识别得出的模态振型求得一组曲率差,将这一组曲率差中稳定为正的位置认定为损伤位置,将时正时负的位置认定为无损位置。在滨州黄河公路大桥有限元模型上进行了损伤定位的仿真分析,仿真中对滨州黄河公路大桥有限元模型共设置6种损伤情况,分别研究了在2%和5%噪声水平下的损伤定位效果,结果表明,此方法抗噪声能力较强,除上述第2种损伤情况外,其余损伤位置均能可信地判定。

关键词：健康监测损伤识别噪声曲率环境激励斜拉桥

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环境激励下挡土墙结构损伤识别及安全性评价

振动与冲击 2023年第13期42卷 155-162页

作者：徐乾陕西理工大学土木工程与建筑学院陕西汉中723001

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结... 详细信息

在役挡土墙结构在多因素作用下会出现损伤,而损伤即降低其安全性。为评价在役挡土墙结构的安全性,对环境激励下挡土墙结构动力响应间虚拟脉冲响应函数进行希尔伯特边际能量比谱分析,基于希尔伯特频段的损伤敏感性分析,创建识别挡土墙结构损伤的希尔伯特损伤特征向量和损伤指标;并以某在役桩板式挡土墙结构为试验对象,将行驶车辆引起的振动作为激励,并考虑环境温度和湿度的影响,对该挡土墙进行环境激励下的多次现场测试,通过损伤指标识别该挡土墙的损伤并评价其安全性。试验结果发现:在环境激励持续作用下,损伤指标值持续增长,挡土墙稳定系数逐渐减小,表明挡土墙的损伤在持续产生、损伤程度不断增大、安全性逐渐降低;而建立稳定系数与损伤指标间的定量关系可评价挡土墙的安全性;另外,温湿度对挡土墙损伤积累有较大影响,尤其是高温联合强降雨会加速挡土墙损伤的出现;因此,通过损伤指标不仅可识别挡土墙的损伤还可评价其安全性。

关键词：损伤识别安全性评价现场测试挡土墙结构环境激励希尔伯特损伤特征向量

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环境激励下基于相关函数的脉冲响应函数重构

振动与冲击 2020年第10期39卷 220-227页

作者：张济淳宋汉文同济大学航空航天与力学学院上海200092

在白噪声激励下,结构响应的相关函数作为脉冲响应函数的近似可以进行模态参数辨识,但其物理意义始终缺乏明确解释;相比于脉冲响应函数,基于相关函数的辨识缺少了模态参与因子或者说质量信息,这也是工况模态分析(OMA)方法的主要缺陷。简... 详细信息

在白噪声激励下,结构响应的相关函数作为脉冲响应函数的近似可以进行模态参数辨识,但其物理意义始终缺乏明确解释;相比于脉冲响应函数,基于相关函数的辨识缺少了模态参与因子或者说质量信息,这也是工况模态分析(OMA)方法的主要缺陷。简要回顾了复模态下的自然激励技术原理,证明了白噪声激励下位移响应的相关函数等价于系统在特定初始条件下的自由响应,给出相应初始条件的计算方法;进一步提出了一种系统质量分布的辨识方法,并藉此重构得到系统脉冲响应函数。讨论了相关函数误差与信号时长及激励带宽之间的关系。通过仿真和试验验证了所得结论。

关键词：环境激励相关函数(CF) 自由响应脉冲响应函数(IRF) 质量分布辨识

环境激励下基于奇异谱互熵的结构损伤诊断方法

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工程力学 2007年第6期24卷 142-146,90页

作者：李睿于德介曾威湖南大学振动测试研究中心湖南长沙410082

环境激励下的结构响应是一个随机过程,结构发生破损时其响应将随之变化,因而可将描述随机过程特性的参数作为评判结构状况的指标。熵是测量随机过程不确定性的一个比较方便的方法,能够用于高斯及非高斯分布的情况。在相空间重构与奇异... 详细信息

环境激励下的结构响应是一个随机过程,结构发生破损时其响应将随之变化,因而可将描述随机过程特性的参数作为评判结构状况的指标。熵是测量随机过程不确定性的一个比较方便的方法,能够用于高斯及非高斯分布的情况。在相空间重构与奇异值分解的基础上建立了奇异谱互熵的概念,提出了一种环境激励下用奇异谱互熵诊断结构损伤的方法。以ASCE学会提出的基准结构为对象进行研究,利用NExT技术获得响应,采用伪邻近法确定相空间的嵌入维数,讨论了不同工况及噪声对诊断结果的影响,分析结果验证了该方法的有效性和鲁棒性。

关键词：结构损伤奇异谱互熵环境激励相空间重构 NExT技术

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环境激励下结构模态参数识别方法综述

工程力学 2014年第4期31卷 46-53页

作者：刘宇飞辛克贵樊健生崔定宇清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 清华大学土木工程系北京100084

该文对环境激励下结构模态参数识别的16种常用算法进行了概括综述。该文将模态参数识别算法分类为时域、频域两类,并针对算法流程进一步地将时域方法分为一步法与两步法。在分类的基础上,阐述了算法的适用条件与基本流程,对其中一些重... 详细信息

该文对环境激励下结构模态参数识别的16种常用算法进行了概括综述。该文将模态参数识别算法分类为时域、频域两类,并针对算法流程进一步地将时域方法分为一步法与两步法。在分类的基础上,阐述了算法的适用条件与基本流程,对其中一些重要算法的理论与实现过程进行了详细地讨论。最后,对结构模态识别中的模态验证方法进行了简要地论述。

关键词：环境激励平稳激励工作模态模态识别模态验证

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环境激励与小幅持续周期扰动表现特征及统计学分析

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电工技术学报 2017年第6期32卷 41-48页

作者：杨德友王丽馨蔡国伟东北电力大学电气工程学院吉林132012

系统中时刻存在新能源有功输出随机波动、负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动,当周期扰动幅值较小时,很容易淹没于环境激励下的随机响应信号中。本文详细推导环境激励和小幅周期扰动共同作用下系统响应的数学解... 详细信息

系统中时刻存在新能源有功输出随机波动、负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动,当周期扰动幅值较小时,很容易淹没于环境激励下的随机响应信号中。本文详细推导环境激励和小幅周期扰动共同作用下系统响应的数学解析表达式,从数学角度对环境激励与小幅周期扰动共同作用的功率表征进行了阐释。在深入分析环境激励及环境激励与小幅周期扰动共同作用下系统响应统计学特征的基础上,提出基于滑动峰态系数法(SKM)的小幅周期扰动检测法。首先统计环境激励下系统联络线有功响应的四阶中心矩与方差二次方,计算得到对应的峰态系数,进而通过对所得峰态系数的量化比较,检测出淹没在环境噪声中的小幅周期扰动。IEEE 4机2区域系统、IEEE 16机68节点系统及实际系统量测数据计算分析结果证明了本文方法的可行性及有效性。

关键词：环境激励周期扰动滑动峰态系数法统计学特征

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环境激励下剪切型结构层间刚度识别的新方法

北京工业大学学报 2009年第7期35卷 928-932页

作者：王卓闫维明北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室北京100124

研究环境激励下剪切型结构的层间刚度识别问题,提出了一种新的解决方法.该方法采用自然激励技术实现结构随机响应向确定性响应的过渡;推演了剪切型结构自由振动的参数解耦方程,简化了识别过程、降低了计算量.将自然激励技术、参数解耦... 详细信息

研究环境激励下剪切型结构的层间刚度识别问题,提出了一种新的解决方法.该方法采用自然激励技术实现结构随机响应向确定性响应的过渡;推演了剪切型结构自由振动的参数解耦方程,简化了识别过程、降低了计算量.将自然激励技术、参数解耦方法和扩展卡尔曼滤波算法三者有效结合,为环境激励下剪切型结构的刚度识别提供了一个较好的解决方案.以一个6自由度剪切型结构为例,对该方法进行了数值模拟,结果表明:该方法能比较准确地识别结构层间刚度,可用于剪切型结构健康监测的实际工程.

关键词：结构环境激励自然激励技术解耦卡尔曼滤波识别

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环境激励下大型桥梁模态参数识别的一种方法

振动与冲击 2012年第2期31卷 95-100页

作者：秦世强蒲黔辉施洲西南交通大学土木工程学院成都610031

提出一种依据环境激励下结构振动响应的大型桥梁模态参数识别方法,该方法以限制带宽的经验模态分解(BREMD)和随机子空间识别(SSI)为基础,首先利用EMD将环境振动响应分解成一系列只含结构某一阶固有模态的本征模态函数(IMF),然后利用SSI... 详细信息

提出一种依据环境激励下结构振动响应的大型桥梁模态参数识别方法,该方法以限制带宽的经验模态分解(BREMD)和随机子空间识别(SSI)为基础,首先利用EMD将环境振动响应分解成一系列只含结构某一阶固有模态的本征模态函数(IMF),然后利用SSI识别桥梁模态参数。针对大型桥梁自振频率低、模态密集的特点,引入屏蔽信号限制EMD过程中带宽以消除模态混叠;运用该法识别了赣龙铁路某特大桥的模态参数,并将其与峰值拾取法、SSI识别结果以及理论计算值进行对比,结果表明:该方法能有效的识别大型桥梁模态参数,屏蔽信号的引入解决了模态混叠问题,稳定图中的虚假模态得到抑制。

关键词：桥梁限制带宽经验模态分解(BREMD) 随机子空间识别(SSI) 屏蔽信号环境激励模态参数识别模态混叠

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环境激励下基于信号降噪的模态参数识别研究

振动与冲击 2014年第21期33卷 67-72页

作者：包兴先中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

提出一种环境激励下基于测试信号降噪的模态参数识别方法。该方法首先对测试的随机响应数据采用自然激励技术(NEx T)获得互相关函数,进而基于结构矩阵低秩逼近(SLRA)方法得到降噪后的信号,最后通过复指数(Prony)方法识别结构的模态参数... 详细信息

提出一种环境激励下基于测试信号降噪的模态参数识别方法。该方法首先对测试的随机响应数据采用自然激励技术(NEx T)获得互相关函数,进而基于结构矩阵低秩逼近(SLRA)方法得到降噪后的信号,最后通过复指数(Prony)方法识别结构的模态参数。数值算例和模型实验结果表明,该方法对测量信号有很好的降噪作用,识别精度高。

关键词：环境激励自然激励技术低秩逼近降噪模态参数识别