環(huán)境振動下工程結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識方法改進與軟件系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、工程結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識和損傷識別作為健康監(jiān)測與安全性評估核心技術(shù)和理論基礎(chǔ),已經(jīng)成為了土木工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點和研究的熱點。鑒于工程結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)尺寸大、約束條件復(fù)雜、造型復(fù)雜等特點,對工程結(jié)構(gòu)進行人為激勵以及對激勵信號進行有效的測量變得非常困難,從而傳統(tǒng)的基于輸入輸出信號模態(tài)參數(shù)辨識理論和方法在工程結(jié)構(gòu)中難以適用,而環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識方法具有其自身突出的優(yōu)點:不需要施加人為激勵、不需要測量激勵信號、測量費用較低、測量時不影響結(jié)構(gòu)的正常

2、工作、更加符合實際情況等,在工程界得到了廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有的模態(tài)參數(shù)辨識方法在精度、魯棒性、效率以及經(jīng)濟性能指標等方面仍然存在許多缺點,在實際工程中的應(yīng)用尚處于發(fā)展階段,仍需進一地步深入研究和不斷完善。
　　本文針對環(huán)境激勵下工程結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識方法進行了研究,并針對這些方法存在的不足進行了改進,進一步研發(fā)了模態(tài)參數(shù)辨識的軟件系統(tǒng)。歸結(jié)起來主要內(nèi)容如下:
　?、僭诤喴榻B工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、安全性評估的重要意義的基礎(chǔ)上,詳細論

3、述了環(huán)境激勵下工程結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的研究背景和意義。對環(huán)境激勵下模態(tài)參數(shù)識別的主要方法進行了闡述,最后介紹了本文的主要工作內(nèi)容。
　?、卺槍MD分解出現(xiàn)的端點效應(yīng)問題和模態(tài)混疊問題,通過實例分別采用了基于支持向量回歸機抑制端點效應(yīng)的EMD方法和基于Hilbert特性的EMD模態(tài)解混疊方法。實例結(jié)果表明:本文所采用的改進方法能夠有效抑制端點效應(yīng)和消除模態(tài)混疊現(xiàn)象。進一步運用改進的EMD方法對四層鋼框架試驗進行了模態(tài)參數(shù)的辨識,證明

4、了改進EMD方法能夠正確識別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。
　?、坩槍π盘栴A(yù)處理方法NExT法進行了改進,并將改進的NExT法和五種模態(tài)參數(shù)辨識方法(STD法、ITD法、復(fù)指數(shù)法、ARMA法和ERA法)相結(jié)合來識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。通過同濟大學(xué)十二層鋼筋混凝土模型振動臺試驗數(shù)據(jù),作者利用改進的NExT法和未改進的NExT法,開展了小震作用下和大震作用下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別工作。結(jié)果表明:針對地震作用下結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的實例,改進的NExT法比未改進的