直线振动筛随机结构模态频率分析

振动筛在制造、安装等环节中不可避免地存在随机因素.本文基于随机结构模型对直线振动筛结构进行随机模态分析,给出了模态频率变异性的统计描述方法,研究了随机结构参数(橡胶弹簧弹性模量及密度、钢材弹性模量及密度)对振动筛模态频率的影响规律.结果表明:一阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机时对结构前三阶模态频率均值影响大,钢材密度随机时对结构高阶模态频率均值影响大;二阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机引起的前三阶模态频率相对其均值的动态偏离大,钢材弹性模量及密度随机引起的高阶模态频率相对其均值的动态偏离大;橡胶弹簧密度随机时对模态频率影响很小.对模态频率变异的灵敏参数分析得出:橡胶弹簧弹性模量随机时对低阶频率(前三阶)的相对均差系数及变异系数影响最灵敏.钢材弹性模量随机对高阶频率变异系数影响最灵敏,钢材密度随机对高阶频率的相对均差系数影响最为灵敏.     

单自由度随机系统的幅频与相频特性变异性分析

采用Monte Carlo方法,引入相对均差函数的概念,对单自由度线性随机系统的位移响应的幅频与相频特性的变异规律进行了定量研究.结果表明,系统动力学参数中,刚度和质量随机都会引起幅频特性均值曲线的峰值降低、位置前移、半功率带宽值增加;而阻尼系数随机会引起幅频特性均值曲线峰值升高,半功率带宽值减小.与刚度随机时的影响相比,质量随机时的半功率带宽增加幅度较小,峰值位置前移幅度较大;刚度随机时对低频段影响较大,质量随机时对高频段影响较大.刚度与质量参数随机时相频特性均值曲线的拐点位置不变,只是拐点附近曲线陡峭度减小.与刚度和质量随机相比,阻尼系数随机时幅频与相频特性的变异较小.     

随机结构复合随机振动传递规律的分析

推导出线性随机结构在平稳随机激励下的复合随机振动传递的理论公式,建立了激励统计特性、随机结构特性以及响应统计特性三者之间的关系.理论分析表明,复合随机振动传递规律产生的变异主要取决于系统频响函数的变异程度.采用Monte Carlo方法,引入响应均值放大系数、响应方差放大系数及响应自谱放大函数的概念,对单自由度线性随机系统的复合随机振动传递规律的变异性进行了定量分析.结果表明,随着结构参数变异系数δ的增大,响应自谱放大函数的均值曲线峰值迅速减小,曲线形状变“矮、胖”,在δ=5%变异下,相对均值系统的自谱放大函数的峰值减小已超过45%;而响应均值放大系数和响应方差放大系数均单调增加,在δ≤5%时增加的幅度都很有限,且均与质量变异无关.     

基于小波变换的台风激励下千米级斜拉桥模态参数识别

为了给大跨桥梁结构损伤识别和安全性评价提供现实依据,采用小波变换(WT)方法进行千米级斜拉桥的模态参数识别研究.以"海葵"台风激励下的苏通大桥为研究对象,基于结构健康监测系统(SHMS)采集的数据,采用WT方法共识别出包括频率和阻尼比在内的主梁前4阶竖弯模态参数、前2阶扭转模态参数和第1阶侧弯模态参数,并将结果与相关文献提供的模态参数进行对比;在此基础上研究了海葵台风期间该桥主梁模态参数的全过程变化情况.结果表明:基于WT的模态参数识别方法稳定可靠;随着时间的变化,主梁各阶模态频率均较稳定,而模态阻尼比的波动则较明显.     

单层柱面网壳的风振响应

在脉动风作用下单层柱面网壳结构的风振响应与一般高层高耸建筑的响应有较大的区别，其主要贡献模态一般不是第一模态，而往往分布在前数十阶模态．寻找对网壳结构风振响应有主要贡献的模态具有重要的意义．文中采用考虑高阶振型共振响应的综合模态法，计算了单层柱面网壳的风振响应，分析了自振频率、阻尼比等因素对共振响应的贡献，讨论了计算综合模态时所需的振型数；针对结构自振频率的密集性，揭示了考虑振型互相关性的必要性、影响振型互相关性的因素和计算振型互相关性所需的振型数，并给出了具体结构的位移风振系数和内力风振系数．     

几种空腹网壳的自振特性理论研究

采用有限元软件ANSYS建立了球面、柱面以及双扁壳三种空腹网壳为算例的三维空间梁单元计算模型,探讨了在结构参数矢跨比、网壳厚度、网格尺寸和杆件截面对空腹网壳动力特性的影响.本文提取了前20阶自振频率和前12阶模态振型,分析了三类网壳自振频率和基本频率在上述参数变化时的变化规律,以及网壳模态振型随阶次增加的振动规律,对空...     

索网-阻尼器系统自振特性研究

斜拉桥中多根斜拉索与辅助索、阻尼器连接形成多层索网-阻尼器系统，可有效实现斜拉索减振。为深入了解该系统的真实动力行为，揭示辅助索、阻尼器作用的相互影响规律，文中提出了多层索网-阻尼器系统模型，将辅助索简化为线性弹簧单元，通过理论推导得到系统的复特征方程，进而求解出系统各阶自振频率、阻尼比，并提出了局部振动模态参数以表征系统不同模态的局部振动程度及系统中的能量分布规律，辅助判断系统振动的整体性；借助实验及有限元仿真分析方法验证了理论公式的正确性；研究了辅助索从柔到刚变化过程中三层索网-单阻尼器系统振型、频率、局部振动模态参数及阻尼比的变化规律，分析了辅助索刚度、阻尼器位置变化对系统阻尼比的影响。研究结果表明：多层索网-阻尼器系统的形成具有减小拉索振幅、提高系统阻尼比的效果；辅助索刚度变化和设置索端阻尼器都会使系统的多阶振型发生相应的变化，阻尼器索端锚固位置变化也会引起个别阶振型的变化，阻尼比与阻尼器所在索段振型振幅密切相关，与辅助索刚度变化密切相关；并非所有模态阻尼比都会从索端阻尼器的设置中获益。总体来说，阻尼器在索端锚固点距离桥面越远，对阻尼器发挥作用愈有利；辅助索刚度越大，系统的整体...     

工作模态参数识别方法的研究

针对传统模态识别方法难以准确识别重频、高阻尼比的模态参数的特点,主要研究了系统在环境激励下不同工况用随机子空间法和Polymax算法识别的模态参数(模态频率、模态阻尼比和模态振型)的变化情况。随机子空间法是一种时域模态参数识别方法,在相邻模态的识别方面,它明显优于一些传统的模态识别方法。Polymax模态识别方法也称为多参考点最小二乘复频域法,在阻尼比的识别方面具有明显的优势。本文通过悬臂梁的对比实验研究验证了它们在不同激励条件下的有效性和可靠性。     

良态风和台风下的上海中心大厦动力参数分析

基于2016—2017年日常监测数据和2018年7月台风"安比"登陆时的监测数据,对上海中心大厦动力参数变化规律进行对比分析和研究.利用包络随机减量法,分析低振幅与高振幅下的结构一阶自振频率与振幅、一阶阻尼比与振幅的变化规律.结果表明,良态风作用下,结构振幅低,一阶自振频率随振幅的增加而减小,一阶阻尼比随振幅的增加而缓慢增加;台风作用下,一阶自振频率与振幅仍呈线性关系,由于阻尼器影响,一阶阻尼比与振幅的变化呈现非线性;设计阶段,上海中心大厦在正常使用条件下及台风作用下阻尼比分别取0.3%～1.0%和4.0%较为合理.     

基于小波包变换的时间序列模型模态参数识别

提出了基于小波包变换的时间序列模型结构模态参数识别方法.该方法以线性的离散时间序列方程为基础,对结构的振动响应数据进行小波包变换分解,利用小波包函数的正交特性,建立量测点间的离散化运动方程,最后利用该离散化运动方程的系数矩阵,估算结构的模态参数(自振频率、阻尼比与振型).用数值模拟算例对此方法进行了验证,并与随机子空间识别方法结果进行了比较.结果表明,该方法可以正确地识别出结构的模态参数.     

台风下斜拉桥风致振动和动力特性分析

基于东海大桥健康监测系统得到的斜拉桥在"罗莎"台风下的结构动力响应和环境因素的监测数据,分析了台风的风特征、风致结构振动和风荷载下的结构模态参数的变化.结果表明:随着风速的增加,风的紊流强度是逐渐降低的;随着风速的增大,结构的竖向、横向和扭转加速度是逐渐增大的.基于小波变换和奇异值分解得到在台风期间的结构模态参数,同时对比分析了台风下的结构的模态参数和低风速下的结构的模态参数.在台风作用下,结构的模态频率随着风速的增加而降低,模态阻尼比随着风速的增加变化不明显.     

环境激励下湘潭莲城大桥模态参数识别研究

对环境激励下结构模态参数识别进行了理论分析和试验研究.基于随机振动理论阐述了峰值拾取法的基本原理和方法,并提出了虚拟响应的概念.从湘潭莲城大桥在环境激励下的加速度测试信号中提取高信噪比的虚拟响应信号,根据峰值拾取法对虚拟响应信号进行频域分析,识别了该桥主跨结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数.试验模态参数与理论模态参数基本吻合,验证了识别结果的可靠性.模态置信矩阵表明,结构的线性响应特性明显,竖向振动具有良好的正交特性.     

一种三自由度并联机器人的动力学分析

介绍了一种三自由度并联机器人系统,建立了系统固定坐标系和运动坐标系.使用有限元法和弯曲振动法分析了机器人的动力学特性,建立了机器人的动力学方程,并对比了假设模态法的动力学特性.通过机器人的实验系统获得了机器人的共振频率和阻尼比,并分析了共振模态.将三种计算方法得到的固有频率与实验值作了比较,结果表明假设模态法获得的固有频率更接近于实验值.     

结构参数变异对框剪地震响应的影响

以随机有限元理论为基础,将框剪结构的刚度、质量、阻尼等结构参数为随机变量,通过求解随机有限元的递推方程,得到框剪结构各层的地震动力响应均值和标准差历时曲线,分析结构参数单独变异,以及同时变异对框剪结构地震响应的影响,研究结果表明,对框剪结构而言,结构参数的变异对响应的均值变化影响都不大,主要是增大响应的标准差,刚度的变异性将引起框剪结构的响应发生大幅度变异,质量的变异性影响稍小,阻尼的变异性影响不     

基于摄动法的密频结构可控性

为研究密频结构频率密集度对结构可控性的影响,针对3自由度的密频结构,从结构基本振动方程入手,采用摄动分析方法推导了闭环系统频率、阻尼比和摄动量的相关方程.在速度反馈和状态反馈情况下,讨论了结构频率密集度对结构可控性的影响,并对不确定参数对结构模态阻尼比的影响进行了分析.分析结果表明,对于采用速度反馈、位移反馈的闭环系统,随着结构频率密集度参数的减小,结构的部分模态阻尼比逐渐趋向于零,相应的结构模态趋于不可控.考虑了结构刚度和质量参数不确定性对密频结构可控性的影响,结果表明参数不确定性会影响密频结构不同模态之间的耦合程度,进而改变结构的可控度.     

大跨度斜拉桥模态参数识别时频方法对比研究

利用苏通大桥结构健康监测系统(SHMS)记录的台风期间大桥加速度响应,分别基于希尔伯特-黄变换(HHT)和小波变换(WT)方法对该桥进行了模态参数识别,并将2种识别结果进行对比.在此基础上,进一步研究了模态阻尼比与桥址区实测平均风速的关系.结果表明:基于HHT和WT方法识别出的模态频率值基本一致;模态阻尼比差距较大,基于HHT方法识别的阻尼比均值略大于基于WT方法的识别结果;基于HHT和WT方法识别的模态阻尼比随风速的变化趋势类似.     

桥梁模态频率与运营环境作用的相关性

桥梁模态频率随运营环境作用的变化规律是结构健康监测的研究主题之一.根据东海大桥6a监测数据的周期变化特性,识别了运营条件下主梁竖弯、侧弯、扭转基频变化的影响因素,采用偏相关系数和周期平均法对比了各因素的影响程度.研究发现,东海大桥的模态频率存在1 a、1周、1 d、12.42 h等变化周期,与结构温度、交通荷载、风荷载、海面高度等的变化周期相吻合;结构温度和交通荷载是引起该桥频率变化的最主要因素,它们在各周期上的相对影响大小不同;周期平均法可有效分离监测数据中的年、周、天周期成分,揭示不同运营环境作用与频率变化的相关性.研究结果有助于加深对桥梁运营期频率变化的理解,从而更准确地评估结构性能.     

斜拉桥模态试验研究

对斜拉桥进行试验模态分析,对验证设计、建立结构的动力学模型以及桥梁安全运行状态进行评估。采用环境脉动法对仙桃汉江公路大桥进行模态试验分析,取得了该斜拉桥振动的较为正确的模态频率、阻尼及较理想振型,与有限元计算结果基本吻合,从而验证了该模态分析方法的合理性和有限元模型的准确性,也为大桥的进一步研究提供依据。使得大桥长期安全运行的健康监测评估得到实现。     

悬吊质量结构减震性能的研究

论述了在高层建筑结构中利用悬吊质量摆减震的原理并对其减震性能进行了研究.通过对具有不同悬吊质量摆的高层建筑结构的自振特性及反应谱法地震反应分析,得出在高层建筑结构顶部几层设置几个质量摆且质量摆的频率和结构的基频相近时减震效果最好.用反应谱法对悬吊结构进行地震反应分析时,所考虑的振型数应为结构的第一振型和相应于结构振动的前几个振型.