環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)應(yīng)變模態(tài)參數(shù)識別研究.pdf

1、本文主要針對結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)參數(shù)識別進行深入研究，同時對應(yīng)變模態(tài)類損傷識別指標(biāo)在結(jié)構(gòu)區(qū)域損傷識別方面的應(yīng)用進行一定的探討與分析。采用理論推導(dǎo)、有限元數(shù)值仿真和實驗分析驗證的相結(jié)合的研究方法，本文主要進行了以下三個方面的研究工作:
　　(1)文中將位移格式的自然激勵技術(shù)(NExT))和特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法（ERA）應(yīng)用于應(yīng)變模態(tài)參數(shù)識別，根據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)變位移關(guān)系，作者分別推導(dǎo)了應(yīng)變格式的自然激勵技術(shù)和特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法;同時將兩者相結(jié)合，建立了

2、應(yīng)變格式的NExT-ERA法用于識別環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)參數(shù)，并基于MATLAB平臺實現(xiàn)了應(yīng)變格式的NExT-ERA法。
　　(2)本文以懸臂梁為研究對象，針對基于應(yīng)變測量數(shù)據(jù)的NExT-ERA法的參數(shù)識別精度進行實驗研究與驗證。實驗表明基于應(yīng)變響應(yīng)信號的自然激勵技術(shù)能有效獲得結(jié)構(gòu)的近似應(yīng)變脈沖響應(yīng)信號;以自然激勵技術(shù)處理得到的近似應(yīng)變脈沖響應(yīng)信號為輸入信號，應(yīng)變格式的特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法能有效辨識得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)參數(shù)，其中固有

3、頻率識別結(jié)果與峰值拾取法（PP）識別結(jié)果相差在3％以內(nèi)，應(yīng)變模態(tài)振型識別結(jié)果與PP法識別結(jié)果十分吻合。在實驗研究過程發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)阻尼比的識別效果不穩(wěn)定且波動范圍較大，這情況可能是由于結(jié)構(gòu)實際阻尼情況和理論所采用的粘性比例阻尼模型存在差距造成的，而目前尚未有一種完備且有效的阻尼模型，能精準地反映結(jié)構(gòu)的實際阻尼特性，因此，本文將傳統(tǒng)穩(wěn)定圖中的阻尼比容差指標(biāo)取消同時保留頻率容差指標(biāo)，同時在頻率穩(wěn)定圖中引入結(jié)構(gòu)應(yīng)變響應(yīng)信號的功率譜，形成功率譜聯(lián)合頻

4、率穩(wěn)定圖，以便快速地確定系統(tǒng)階次與甄別結(jié)構(gòu)的真假模態(tài)。
　　(3)本文采用單元剛度折減系數(shù)法進行結(jié)構(gòu)損傷模擬，利用有限元分析軟件進行損傷結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬并獲得損傷結(jié)構(gòu)的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù);然后通過本文算法識別得到損傷結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài);最后針對應(yīng)變模態(tài)和應(yīng)變模態(tài)差兩種應(yīng)變模態(tài)類損傷識別指標(biāo)在結(jié)構(gòu)區(qū)域損傷識別方面的辨識效果進行研究與討論。研究表明，在結(jié)構(gòu)區(qū)域損傷識別方面，應(yīng)變模態(tài)與應(yīng)變模態(tài)差均有較好的辨識能力;而且對于輕微損傷，應(yīng)變模態(tài)差的辨識效