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采用联合算法识别人-桥耦合系统时变模态参数

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机械工程师 2024年第4期 13-19,23页

作者：方露彭佳敏福建农林大学交通与土木工程学院福州350002

为更加准确地识别在役人行桥结构的时变模态参数,提出了一种基于联合方法的人行桥瞬时频率和时变阻尼比识别方法。首先,采用联合方法分别识别模态分量信号的瞬时频率和自由衰减振动信号的时频系数。然后,通过推导瞬时频率、时频系数模... 详细信息

为更加准确地识别在役人行桥结构的时变模态参数,提出了一种基于联合方法的人行桥瞬时频率和时变阻尼比识别方法。首先,采用联合方法分别识别模态分量信号的瞬时频率和自由衰减振动信号的时频系数。然后,通过推导瞬时频率、时频系数模值和阻尼比三者之间的函数关系,估算获得人-桥耦合系统的时变阻尼比。最后,通过人-桥耦合数值算例和华威桥步行试验对联合方法进行了验证。结果表明:联合方法可以有效改善多种复杂因素下自由衰减振动信号提取结果不准确的问题,并且该方法识别的瞬时频率和时变阻尼比曲线可以清晰地表征行人空间位置变化对钢-混组合人行桥频率和阻尼比的变化趋势。

关键词：自由衰减振动信号差分自回归移动平均模型多重同步提取变换时变模态参数

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基于信号时频分析理论识别时变模态参数实验

振动．测试与诊断 2015年第5期35卷 880-884,991页

作者：杨凯于开平白云鹤哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

为研究温度对结构模态参数的影响设计了一套温度可控的实验设备。在这套实验设备提供的可控温度环境中采集悬臂梁结构的加速度响应信号,利用基于信号时频分析的模态参数辨识算法处理实验数据,得到其时变模态参数,包括固有频率和振型,以... 详细信息

为研究温度对结构模态参数的影响设计了一套温度可控的实验设备。在这套实验设备提供的可控温度环境中采集悬臂梁结构的加速度响应信号,利用基于信号时频分析的模态参数辨识算法处理实验数据,得到其时变模态参数,包括固有频率和振型,以此研究温度对其模态参数的影响。分析结果显示了基于信号时频分析的模态参数辨识算法在处理非平稳信号以得到结构的时变模态参数上的应用前景,更重要的是实验数据的分析结果较好地反映了温度对结构模态参数的影响,为热环境下结构振动特性分析提供了可靠而且有价值的分析方法和实验依据。

关键词：时变模态参数时频分析悬臂梁温度变化环境

两种新的基于子空间跟踪的时变模态参数快速辨识算法

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工程力学 2012年第10期29卷 294-300页

作者：杨凯于开平刘荣贺王应奇哈尔滨工业大学航天学院航天科学与力学系黑龙江哈尔滨150001

该文研究了基于子空间跟踪的时变模态参数快速辨识算法的过程。对更新的输入/输出数据的预处理后,时变模态参数辨识的主要问题转化成子空间跟踪,引入NPI和API子空间跟踪算法替代PAST形成两种新的时变模态参数快速识别算法。通过对移动... 详细信息

该文研究了基于子空间跟踪的时变模态参数快速辨识算法的过程。对更新的输入/输出数据的预处理后,时变模态参数辨识的主要问题转化成子空间跟踪,引入NPI和API子空间跟踪算法替代PAST形成两种新的时变模态参数快速识别算法。通过对移动分布质量-悬臂梁这一典型的时变结构系统以及两自由度弹簧-质量系统的时变模态参数识别验证了新算法的有效性并且比较分析了这3种基于不同子空间跟踪算法的时变模态参数识别算法的辨识能力。

关键词：子空间跟踪时变模态参数时变结构系统辨识方法子空间方法

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基于改进L-P小波的时变模态参数识别方法

振动与冲击 2009年第3期28卷 144-148页

作者：任宜春张杰峰易伟建长沙理工大学土建学院长沙410076 长沙市中规建设设计公司长沙410007 湖南大学土木工程学院长沙410082

研究了基于改进Littlewood-Paley(L-P)小波变换的结构时变模态参数识别方法。用改进的L-P小波对结构动力响应信号进行小波变换,由能量较大的频带所对应的尺度识别结构基本频率及其随时间的变化情况;由某时刻各自由度响应在各阶频率对应... 详细信息

研究了基于改进Littlewood-Paley(L-P)小波变换的结构时变模态参数识别方法。用改进的L-P小波对结构动力响应信号进行小波变换,由能量较大的频带所对应的尺度识别结构基本频率及其随时间的变化情况;由某时刻各自由度响应在各阶频率对应尺度上的小波系数的比值识别结构的各阶振型。针对剪切型框架结构,利用识别的频率变化判断结构是否发生损伤以及损伤发生的时间,通过识别损伤前后的一阶振型斜率变化判断损伤发生的位置。该方法不需要激励信息,且有较好的抗噪声能力。

关键词：结构工程损伤识别时变模态参数改进L-P小波

钢-木组合人行桥时变模态参数识别与损伤诊断

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钢-木组合人行桥时变模态参数识别与损伤诊断

作者：陈飞宇福建农林大学

学位级别：硕士

钢-木组合结构因其良好的承载能力与环境协调性,目前多用于人行桥等结构中。人行桥在整个服役期间将不可避免地出现损伤和破坏,其响应信号呈现时变和非平稳特性。因此,对在役人行桥进行适用性评价、安全评估和维护加固显得十分迫切。目... 详细信息

钢-木组合结构因其良好的承载能力与环境协调性,目前多用于人行桥等结构中。人行桥在整个服役期间将不可避免地出现损伤和破坏,其响应信号呈现时变和非平稳特性。因此,对在役人行桥进行适用性评价、安全评估和维护加固显得十分迫切。目前的时变结构参数识别方法大多存在时频分辨率低、局限于某一类特定信号等问题。为解决上述问题,本文针对行人激励下的人行桥响应信号的时变和非平稳特性,采用一种联合方法来识别人桥耦合系统的瞬时频率,并提出单人和人群激励下的人桥耦合系统的频率变化公式。在瞬时频率识别的基础上,本文还提出了一种新的时变阻尼识别方法。针对组合结构人行桥易发生螺栓松动损伤的问题,本文还提出了一种螺栓松动损伤定位方法。最后,通过数值算例和人行桥步行试验验证了所提方法的有效性和准确性。本文的主要研究工作和创新之处如下:(1)在建立人体模型与钢-木组合人行桥耦合的系统模型并求解其振动响应的基础上,引入一种结合了拓展解析模态分解、递归希尔伯特变换和细化同步挤压小波变换的联合方法(Combined Method,CM)来识别时变模态特性,从而获得高时频分辨率的瞬时频率曲线。然后,对不同跨径钢木组合人行桥进行参数分析并分析人体参数对人-桥耦合系统固有频率的影响,最终拟合得到人-钢木组合桥耦合系统频率随行人移动的经验公式。研究结果表明:该模型能够很好地模拟人与钢木组合人行桥之间的相互作用;在单人和人群作用下联合方法均能准确识别出耦合系统的频率变化并具有一定的鲁棒性,而且提出的人-钢木组合桥耦合系统频率公式能够为人行桥的设计、维护等工作提供一定的参考。(2)由于基于连续小波变换、同步挤压小波变换的时变阻尼比识别存在时频分辨率低、不精确的问题,本文提出了基于改进同步挤压小波变换方法的瞬时阻尼比识别方法。首先,通过改进同步挤压小波变换获得高时频分辨率的瞬时频率曲线,然后计算对数标度的小波系数幅值斜率,从而得到高分辨率的瞬时阻尼比曲线。最后,通过一个钢-木组合桥数值算例和一个组合结构人行桥步行试验验证了该方法的有效性。(3)本文提出了一种基于归一化频响函数曲率差的钢-木组合结构螺栓松动定位方法。在建立钢-木组合梁有限元模型并通过隐式动力分析获取其响应信号的基础上,首先对激励信号和测得的加速度响应信号进行快速傅里叶变换并求解频响函数,然后在此基础上计算归一化频响函数曲率差指标来判别螺栓松动的具体位置,最终成功解决了因螺栓钻孔和螺栓预紧力而导致的损伤位置误判问题。

关键词：钢-木组合桥人桥相互作用联合方法时变模态参数损伤识别

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运载火箭的飞行模态辨识技术研究

强度与环境 2024年第4期51卷 1-9页

作者：马志赛丁千范霆威阚镭祁峰潘忠文天津大学机械工程学院天津300350 天津市非线性动力学与控制重点实验室天津300350 北京宇航系统工程研究所北京100076

模态参数是表征运载火箭动态特性的重要指标,对姿控系统设计、动载荷设计、天地差异研究和系统优化设计等具有重要意义。燃料快速消耗和结构分离导致飞行状态下的运载火箭表现出显著时变特征,通过有限元分析或地面振动试验难以获得真实... 详细信息

模态参数是表征运载火箭动态特性的重要指标,对姿控系统设计、动载荷设计、天地差异研究和系统优化设计等具有重要意义。燃料快速消耗和结构分离导致飞行状态下的运载火箭表现出显著时变特征,通过有限元分析或地面振动试验难以获得真实飞行状态下运载火箭的时变参数,开展飞行模态辨识前沿理论研究和关键技术攻关尤为重要。面向工程实际需求,分别发展了基于时间序列分析和动态模式分解的两类时变模态输出递推辨识方法,应用于液体火箭的遥测数据快速处理,准确辨识得到模态参数随时间的变化规律,并展望了运载火箭飞行模态辨识技术的未来应用前景。

关键词：运载火箭时变模态参数飞行模态辨识

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运载火箭飞行模态辨识技术研究

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