結構狀態(tài)監(jiān)測中的模態(tài)參數(shù)辨識方法研究.pdf

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

2、于結構的模態(tài)參數(shù)（固有頻率、模態(tài)阻尼和模態(tài)振型）是結構物理特征（質量，阻尼和剛度）的函數(shù)，是結構動態(tài)特性的參數(shù)。結構損傷會導致結構特性的變化，從而影響結構動態(tài)特性的變化。因此通過對結構進行動態(tài)測試，觀察結構的模態(tài)參數(shù)變化來進行結構狀態(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域研究的熱點。 相比傳統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)辨識方法，環(huán)境激勵下的模態(tài)參數(shù)辨識是以車輛行人載荷、風載、大地脈動、海浪及其組合等作為結構的輸入激勵，僅從結構的振

3、動響應數(shù)據(jù)中提取系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，經(jīng)濟且省時，更適合工程實際應用。論文首先討論振動信號預處理的幾種常用方法，并對各種預處理方法的實現(xiàn)過程及實際工程應用做了詳細的介紹；其次，針對三種常用的環(huán)境激勵下的模態(tài)參數(shù)辨識方法：最小二乘復指數(shù)法、復模態(tài)指示函數(shù)法、隨機子空間法等進行了深入的研究，同時結合仿真算例對三種算法進行了實驗驗證。然后論文提出一種新的基于獨立分量分析的模態(tài)參數(shù)辨識方法，該方法主要思想是將系統(tǒng)各階模態(tài)看作獨立的虛擬源，即而將傳統(tǒng)物