結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測中的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法研究.pdf

1、工程結(jié)構(gòu)，特別是一些大型的土木工程結(jié)構(gòu)，如大跨度橋梁、超高型建筑、大型水壩及海洋平臺(tái)等，在長期使用過程中，由于環(huán)境侵蝕、材料老化及疲勞效應(yīng)等因素共同作同，將不可避免的導(dǎo)致系統(tǒng)的損傷積累和抗力衰減，極端情況下可能會(huì)發(fā)生災(zāi)難性的突發(fā)事故。對這些結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，從而及時(shí)對結(jié)構(gòu)的健康狀況做出評估，在災(zāi)難來臨之前進(jìn)行預(yù)測是十分必要的?；谀B(tài)參數(shù)辨識(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測（Structure Condition Monitoring）的基本原理是：由

2、于結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)（固有頻率、模態(tài)阻尼和模態(tài)振型）是結(jié)構(gòu)物理特征（質(zhì)量，阻尼和剛度）的函數(shù)，是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)。結(jié)構(gòu)損傷會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)特性的變化，從而影響結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的變化。因此通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試，觀察結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)變化來進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測是一種行之有效的方法，而且也是近年來土木工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。 相比傳統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法，環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)是以車輛行人載荷、風(fēng)載、大地脈動(dòng)、海浪及其組合等作為結(jié)構(gòu)的輸入激勵(lì)，僅從結(jié)構(gòu)的振

3、動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)中提取系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，經(jīng)濟(jì)且省時(shí)，更適合工程實(shí)際應(yīng)用。論文首先討論振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理的幾種常用方法，并對各種預(yù)處理方法的實(shí)現(xiàn)過程及實(shí)際工程應(yīng)用做了詳細(xì)的介紹；其次，針對三種常用的環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法：最小二乘復(fù)指數(shù)法、復(fù)模態(tài)指示函數(shù)法、隨機(jī)子空間法等進(jìn)行了深入的研究，同時(shí)結(jié)合仿真算例對三種算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后論文提出一種新的基于獨(dú)立分量分析的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法，該方法主要思想是將系統(tǒng)各階模態(tài)看作獨(dú)立的虛擬源，即而將傳統(tǒng)物