基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析，提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法，介绍了压电模态传感器的实现原理，并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式，采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程，构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法，该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测，迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高，适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构，实例表明了该方法的可行性。     

大跨屋盖结构风致动力响应高阶主导模态的识别

高阶模态的贡献在大跨屋盖结构风振响应分析中不能忽略.从模态空间分布和风荷载空间分布相关性强弱与模态对结构响应贡献程度的相互关系出发,提出了通过低阶主要贡献模态间接寻找风荷载强相关高阶模态的思想.在此基础上,通过对高阶模态响应方差矩阵的简化处理得到其等效矩阵.根据等效矩阵中对角线元素构造了高阶模态的模态参与系数,实现对高阶主导模态的识别,有效考虑了高阶模态的贡献.最后,通过对2008年北京奥运会网球中心屋盖结构的风振响应分析对所提出方法的有效性进行了验证.     

基于振动的结构损伤识别

把单元刚度修正系数作为待识别参数，综合考虑了各结构参数对结构损伤的影响，并运用条件优化方法对单元刚度修正系数进行计算，计算了结构损伤时各单元的损伤因子，通过损伤因子即可对单元的损伤情况进行评估，经过实例运算验证了其对结构损伤的敏感性和有效性．     

一种新的改进响应面法的结构可靠性计算方法

针对经典响应面方法计算结构的可靠度时计算量大、不够精确、易产生奇异解等问题,首先通过计算原来响应面函数的梯度函数得到方位向量,由方位向量得到旋转矩阵;然后,按照该旋转矩阵通过旋转坐标轴得到新的坐标系,在该新的坐标系用新的样本点构造逼近函数,所构造的逼近函数和原来极限状态函数在形式上接近;最后,通过反复迭代,得到极限状态函数的最大失效点,从而得到结构的失效概率.研究结果表明:本文方法改进了传统响应面法,提高计算精度,降低计算次数,是有效和可行的.     

随机状态空间模型在结构异常识别中的应用

对振动信号的随机状态空间模型,利用数据驱动随机子空间识别的计算理论得到结构的状态矩阵A.为克服状态矩阵的多样性问题,构造非奇异线性变换矩阵T,将状态矩阵转换为能控标准型,利用状态矩阵能控标准型中参数向量的向量角作为结构异常指标,对结构进行异常识别.数值实验验证了该方法的有效性.     

承受非比例荷载的结构稳定分析

本文讨论了承受非比例荷载的结构临界荷载计算,导出了有限元分析的修正单元刚度矩阵。本文方法对工程结构设计有实用价值。     

基于静力荷载试验的连续箱梁桥结构有限元模型修正

建立了基于静力荷载试验的连续箱梁桥结构有限元模型修正方法.该方法主要包括实桥静力荷载试验、桥梁结构有限元建模、有限元模型参数修正等步骤.利用该方法对某高速公路五跨预应力连续箱梁桥进行有限元模型修正,得到了与桥梁实际静力荷载试验实测响应一致的桥梁结构静力有限元模型.经过修正的桥梁结构有限元模型(参数)是桥梁结构性能评价等结构分析工作的基础.     

受演变随机激励结构响应的增维精细时程积分法

对受非均匀调制演变随机激励结构响应问题进行了研究.先用虚拟激励法将随机荷载化为确定性荷载,然后将非均匀调制演变随机模型用状态方程表示.借助于随机模型的状态方程表达式,可构造出增维精细时程积分格式,从而快速精确地求出结构的时变功率谱响应.同HPD-M格式相比,该方法不仅计算效率有所提高,而且由于避免了矩阵求逆,可直接处理具有刚体模态的结构.最后通过两个算例与HPD-M格式的计算效率进行比较,表明本方法具有显著的优越性.     

基于同步挤压小波变换的结构时变参数识别

提出了采用同步挤压小波变换的方法识别移动车辆荷载作用下桥梁时变参数.首先介绍了基于挤压小波变换的时变参数识别理论方法,随后用两层框架结构数值算例验证提出方法的有效性和精度.设计建立了移动小车通过钢梁的试验模型,建立结构的有限元模型并利用模态试验的结果对模型进行校正.采集车辆通过主梁时的加速度响应和应变响应,由应变数据估计小车不同时刻在梁上的位置,对加速度响应数据采用提出的方法识别结构的瞬时频率,与有限元计算的结果进行对比分析.研究结果表明:提出的方法能有效准确地识别时变结构的瞬时频率,具有一定的抗噪性.     

基于多层次权重系数的结构动力学模型修正

针对结构动力学模型修正问题,提出了一种改进的模型修正方法.在考虑模态频率因素和频率响应因素的模型修正方程基础上,建立了同时包含频率参数和结构响应参数的结构优化方程.根据复杂动力学问题中涉及的多参数因子和多层次问题,引入了多层次理论,提出了多层次权重系数问题,建立考虑多参数、多层次的结构动力学修正归一化模型.最后,以船艇基座结构为对象,开展了基座的模型修正数值计算.计算结果表明,所提出的方法可为复杂结构模型修正问题的研究提供新思路.     

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.     

采用二阶频率灵敏度的损伤识别和试验

开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确定结构的损伤位置和损伤程度 .对于层间剪切结构模型 ,可以测得结构的各阶频率 .对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验 .试验结果表明 ,对于层间剪切结构 ,通过测量结构频率变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度     

板梁组合结构有限元分析的未确知因子法

为了克服随机方法对于小样本难以处理的缺陷.文中充分利用客观的不确定性信息,构建了物理参数和载荷同时具有未确知性的空间板梁组合结构有限元分析模型,并提出了基于未确知因子法的板梁组合结构分析方法;利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则,推导出板梁组合结构位移响应和单元应力响应的计算表达式.得出结构位移和应力响应取某值的可信度与各参数取值可信度的趋势是一致的结论.在缺乏足够数据或者信息不完整的情况下,用未确知信息表述结构模型参数的不确定性,比用成熟的随机方法具有更高的可信度且方法简易可行.算例给出了未确知性结构的响应可能值及其可信度的计算结果.表明该方法的可行性和有效性.     

刚弹耦合多体系统物理参数的一种识别方法

以一个简单的刚弹耦合多体动力学系统为例,提出了一种利用系统模态参数识别系统物理参数的新方法。利用多体系统增广特征矢量的正交性条件,可建立以系统物理参数为未知数的代数方程组。给出了通过系统模态参数识别物理参数的计算步骤。算例与计算结果表明：用该方法能有效识别刚弹耦合多体系统的物理参数,具有计算精度高、计算量小、所需参数少等特点。     

一种用于模型结构辨识的新方法

系统辨识的关键是模型结构的辨识，它包括模型验前结构的假定和模型结构参数的确定。线性系统的模型结构辨识实质上就是确定模型的结构参数。该文以飞行器运动数学模型为研究对象，介绍了一种基于Bayes假设检验理论、适用于线性系统模型结构辨识的新方法，并给出了工程应用实例。     

多输入多输出随机线性离散系统的在线测辨

本文讨论多输入多输出(MIMO)随机线性离散系统的在线测辨问题。根据Luenberger标准型的稳态Kalman滤波表示提出了一套在线测辨方法,即用残差法的结构测辨和递推增广工具变量法(REIV)的参数估计。本文给出了残差平方和的递推算式,并证明了如果采用本文所提出的工具变量,那末REIV算法是渐近无偏的。最后,我们还给出了计算机模拟算例,说明本文所提出的在线测辨算法是行之有效的。     

虚拟变形法的试验验证

利用有限元理论阐述并试验验证虚拟变形法（VDM）在结构损伤识别中的运用。VDM方法是一种结构快速重分析方法,利用虚拟变形模拟结构损伤,可快速计算给定损伤下的损伤结构的响应。以桁架结构为例,损伤只考虑单元刚度的折减,首先讨论了静态VDM方法,继而拓展到动态分析。根据损伤、单元实际变形和单元虚拟变形间的关系可以判断损伤类型和识别损伤大小。最后通过一个桁架结构的数值计算和悬臂梁的试验,分别验证了静态VDM方法和动态VDM方法。     

基于改进随机减量法和小波变换的

基于改进随机减量法和小波变换提出了一种新的结构模态参数统计识别方法.随机减量法改进后可直接处理零均值非平稳响应信号,得到自由衰减响应,小波变换的时频域特性可解耦密频、低阻尼系统,自助分布的统计估计能力考虑和降低模态参数识别的不确定性.对提出的方法进行了完整的理论推导,并通过一个四自由度系统的数值算例验证了该方法可靠性.相比较传统的时域方法和直接小波变换方法,该方法具有更高的识别精度,尤其是阻尼比系数.随后的抗噪能力验证结果表明该方法在15dB噪声干扰下仍能够稳定、准确地识别出系统的模态参数,可适用于环境激励下模态参数识别.     

桥梁结构基于高维模型拟合响应面的参数识别

为提高响应面法在桥梁结构参数识别中的计算精度,提出了基于高维模型拟合响应面的参数识别方法.即采用HDMR响应面法拟合结构响应面,并基于该响应面进行结构参数的识别.研究了HDMR响应面的基本构造方法,阐述了在响应面基础上通过有约束最小二乘优化实现参数识别的一般过程.以一座连续梁及一座独塔斜拉桥为算例进行分析,探讨了该方法在结构参数识别中的计算精度及效率.结果表明,相比传统响应面法,该方法在计算精度上具有显著优势.同时也验证了该方法在大型桥梁结构参数识别中的可靠性和适用性.     

基于小波变换和奇异值分解的模态参数识别方法

提出了一种新的基于小波变换和奇异值分解相结合的结构模态参数识别方法.该方法首先对环境激励下的结构加速度响应信号进行互协方差分析,得到时域互协方差响应,通过小波变换将互协方差响应转换到时频域中得到信号的时频系数并沿每一个尺度点提取协方差响应的小波系数阵,然后对提取的小波系数阵进行奇异值分解得到奇异值和奇异向量,最后从重组的奇异值和奇异向量中识别出结构的模态参数.文章对提出的方法进行了理论证明,通过三自由度系统的数值算例验证了该方法的可行性,表明与直接小波变换方法相比,其识别结果精度更高.