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

1、工程結(jié)構(gòu)模態(tài)辨識(shí)和損傷識(shí)別作為健康監(jiān)測(cè)與安全性評(píng)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(diǎn)和研究的熱點(diǎn)。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(diǎn),對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行人為激勵(lì)以及對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行有效的測(cè)量變得非常困難,從而傳統(tǒng)的基于輸入輸出信號(hào)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)理論和方法在工程結(jié)構(gòu)中難以適用,而環(huán)境激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法具有其自身突出的優(yōu)點(diǎn):不需要施加人為激勵(lì)、不需要測(cè)量激勵(lì)信號(hào)、測(cè)量費(fèi)用較低、測(cè)量時(shí)不影響結(jié)構(gòu)的正常

2、工作、更加符合實(shí)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(shí)方法在精度、魯棒性、效率以及經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)等方面仍然存在許多缺點(diǎn),在實(shí)際工程中的應(yīng)用尚處于發(fā)展階段,仍需進(jìn)一地步深入研究和不斷完善。
　　本文針對(duì)環(huán)境激勵(lì)下工程結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法進(jìn)行了研究,并針對(duì)這些方法存在的不足進(jìn)行了改進(jìn),進(jìn)一步研發(fā)了模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的軟件系統(tǒng)。歸結(jié)起來主要內(nèi)容如下:
　?、僭诤?jiǎn)要介紹工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、安全性評(píng)估的重要意義的基礎(chǔ)上,詳細(xì)論

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

4、了改進(jìn)EMD方法能夠正確識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。
　?、坩槍?duì)信號(hào)預(yù)處理方法NExT法進(jìn)行了改進(jìn),并將改進(jìn)的NExT法和五種模態(tài)參數(shù)辨識(shí)方法(STD法、ITD法、復(fù)指數(shù)法、ARMA法和ERA法)相結(jié)合來識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。通過同濟(jì)大學(xué)十二層鋼筋混凝土模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù),作者利用改進(jìn)的NExT法和未改進(jìn)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(shí)別工作。結(jié)果表明:針對(duì)地震作用下結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的實(shí)例,改進(jìn)的NExT法比未改進(jìn)的