基于小波包能量统计方法的桥墩振动台试验分析

针对结构的加速度时程响应中包含的结构特性,同一结构的不同状态,以及小波包的能量不同分布信息,从小波包能量特征角度对结构的特性进行研究.以某钢筋混凝土桥墩振动台试验的一组加速度响应时程为研究对象,采用小波包分析方法对不同状态的小波包能量特征进行了统计分析,包括小波包能量均值、方差、标准差、相对平均偏差、相对标准偏差5个指标.经不同状态的各个指标分析结果表明:小波包能量均值指标表现出最佳的随加速度增加而结构响应逐步增大的变化规律;相同输入条件下,指标计算值受到结构动力特性和结构刚度分布特征的影响.     

基础隔震结构连续化模型研究

根据建筑的变形特征,基于连续化分析方法将规则基础隔震结构的上部结构等效为悬臂Timoshenko梁进行分析.根据铁木辛柯梁理论建立基础隔震连续化模型运动方程,求解隔震悬臂梁的周期和振型,推导连续化模型的正交条件,利用振型叠加方法求解结构的地震响应.连续模型基本动力参数分别采用粒子群优化算法和差分进化法进行计算,优化目标取上部结构前两阶周期等效.分析表明,粒子群算法、差分进化法的前期收敛速度较快;到优化迭代中期,粒子群算法收敛速度比差分进化算法快;在优化迭代后期,粒子群算法和差分进化算法优化结果相近.最后,对工程算例的有限元模型和连续化模型进行动力特性及地震作用分析,结果表明,两种模型位移时程、加速度时程、峰值位移、峰值加速度的分布规律基本一致.基于Timoshenko梁理论建立的连续化模型适用于多层和高层基础隔震结构分析.采用连续化模型进行分析计算精度高、算法简洁、便于参数分析及地震响应预测.     

地震动参数对高层混合结构破坏的影响

采用15条地震波对3个层高不同周期不同的钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构进行动力时程分析,以了解地震波的峰值速度与峰值加速度的比值、峰值加速度、以及强震持时对结构破损程度的影响.结果表明:地震波的幅值相同时,结构的破坏程度与地震波峰值速度与峰值加速度的比值呈正比;地震波峰值加速度的增大使结构破坏程度不断提高,提高的速度先急后缓;地震波强震持时对结构破坏的影响随结构自振周期增大而增大.根据研究结果提出了结构破损计算公式,该公式综合反映了地震波幅值、频谱特性对不同周期结构破坏的影响,利用它能较为准确地判断地震波对结构的破坏能力.     

谐波小波下的地震能量输入模型

地震动时频局部特性很强,在不同的时刻及不同的频率段,其能量差别很大.本文根据谐波小波的时频特性,通过地震动的多尺度小波变换,可以得到的不同频段的时变能量表达式,最后通过分析一实际的时频非平稳明显的强震记录,得到结果表明:低频的地震能量较小,且分布在整个时段内,能量衰减也不明显;中频的初始时段的地震能量较大,其衰减较快;高频的地震能量最大,且分布在初始的时段内,能量衰减很快.结果为能量法进行结构设计的提供了基础.     

高耸结构风振响应的MTMD控制研究

研究了MTMD对北京奥林匹克公园中心演播塔在强风作用下风振响应的振动控制效果.基于随机振动理论,利用M.Shinozuka方法对该塔的脉动风荷载进行数值模拟,得到了6条脉动风荷载时程曲线;利用大型三维空间有限元软件MIDAS/GEN7.3.0建立了该塔三维模型,并对该塔进行了动力特性分析,同时利用6条脉动风荷载时程曲线,对该塔的风振响应进行了MTMD振动控制研究,以该塔顶层的风振响应为优化目标,对MTMD的参数进行了优化研究.结果表明:该塔的加速度风振响应超过了规范的容许值,设置MTMD后该塔的风振加速度响应有明显的减小;最优参数的MTMD对该塔的风振加速度响应和位移响应的减振率分别为30.5%和46.0%.MTMD吸收了大量的能量,对该塔的风振响应有明显的控制作用.     

带钢板橡胶减震垫减振台性能的实验研究

通过人工制震对带有钢板叠层橡胶减震垫的减振台进行振动实验研究,用强震观测仪在3个方向上测得其振动加速度时程值;用D’Alembert理论建立了1质点计算模型,从而计算出带有钢板叠层橡胶减震垫减振台的各个特征参数,即减振台在3个方向上的临界阻尼比和刚度,为进一步研究减振台的非线性振动及减震垫的减震性能提供了依据·对参数计算结果进行分析,减振台双柱在水平两个方向上刚度的大小,并不是其尺寸比的4倍,原因与柱下剪力墙的刚度也折算到柱的刚度中有关,故实际测试结果与理论计算的结果并不矛盾·     

地震信号的时域模拟

目前获得的地震波数据大都是以加速度时程形式给出的,直接积分获得的速度时程和位移时程往往存在着明显的基线漂移现象．简便的时域优化校正算法是一种较好的选择．提出了一种分步时域校正法．首先基于最小二乘法以三阶多项式形式来拟合加速度的非零曲线,对原始加速度时程做基线预校正处理;其次对于校正后的积分速度和位移曲线仍存在的长周期基线波动问题,将校正后的加速度曲线代入单自由度系统地震反应递归公式,从而生成地震波的速度时程和位移时程．该方法原理简单,实施方便,而且能够很好地消除速度波和位移波的漂移现象．     

强震作用下桥墩结构物理参数识别及荷载反演分析

强震后对桥梁墩柱的损伤识别是灾后桥梁加固维修的重要依据,也是健康检测的关键技术之一。根据地震在桥墩结构任意节点处的作用是时域相关的特性,运用全量补偿复合反演算法对桥墩结构物理参数进行识别,并结合"统计平均法"反演输入地震加速度时程。以某典型桥梁墩柱为工程背景,在输入汶川地震波下验证该算法的有效性和可靠性,并对有一定噪声作用下的抗干扰能力进行探讨;从而为强震地区桥梁结构损伤识别及健康检测提供有效的途径。     

不同刚度地铁地下车站结构振动台试验测试数据的时频特征分析

以模型结构整体剪切刚度量化微粒混凝土和石膏模型结构的刚度比,根据小波包变换的频带分布特征确定频带与结点的输出关系,并基于最小熵准则的最优基选择算法,对比分析了不同刚度三层三跨地铁地下车站侧墙加速度反应的时频特性.研究结果表明:最优小波包变换方法具有自适应的频域分辨能力,能较好地解决频带重叠现象.采用最优基小波包变换技术能有效挖掘出由结构材料不同引起的模型结构加速度反应的时间-频率-能量之间的差异.在强震作用下,微粒混凝土模型结构加速度反应的特征频带总能量高于石膏模型结构;石膏模型结构加速度反应在0～6.25 Hz频带的能量集中程度高于微粒混凝土模型结构,在＞6.25～ 12.5 Hz频带内的能量累积速率较微粒混凝土模型结构快;石膏模型结构加速度反应各特征频带进入快速能量累积的时刻均早于微粒混凝土结构.     

高层建筑风场的脉动风速时程模拟

采用经过FFT算法改进的谐波叠加法(WAWS)及自回归(AR)模型的线性滤波法对实际工程进行脉动风速时程模拟.对2种算法所模拟的风速时程进行分析,结果显示了风速功率谱及相关函数的特性,分析结果说明AR模型中模型阶次及时间步长对风速时程产生较大影响.根据结构的有限元动力分析,采用能量相等的原则,即使结构固有频率段内的目标谱和模拟谱能量相等,对风速时程进行修正,使模拟风速时程更趋合理.     

基于SVS-603传感器的波浪反演技术及海上比测数据分析

波浪反演技术是传感器研制的重要组成部分。将SVS-603传感器安装在DWR-MKIII浮标上,进行SVS-603与DWR-MKIII的实测数据对比,对SVS-603的波浪反演技术进行深入分析,同时对比时域、频域光顺算法结果的差异性和可靠性。结果表明：SVS-603的时域光顺算法结果与DWR-MKIII所得结果最为接近;使用频域光顺算法时,出现了SVS-603自身的低通滤波器没有完全将低频信号过滤掉的现象,这影响到波浪谱,进而影响谱峰周期等参数。该研究能够为基于加速度原理的波浪设备研发提供更加准确的波浪算法。     

基于区域分解和MPI的线性带状方程组归并迭代解法器

线性带状方程组并行解法器往往基于两层迭代的区域分解方法,采用M P I(m essage pass ing in terface)实现,因此导致的总迭代次数太多或者进程通信开销太大都会使解法器效率低下。该文通过研究减少迭代次数和降低进程通信开销的方法,设计了一种适合区域分解和M P I系统的高效的归并迭代并行解法器。这种解法器通过引入全局加速收敛算法,把两层迭代归并为一层迭代,有效减少了迭代求解的总次数,并且采用分块并行技术降低M P I系统上加速收敛算法的进程通信开销。实验证明归并迭代并行解法器能够保证和串行解法器大致相当的总迭代次数,分块并行加速收敛技术能够降低接近1/2的全局进程通信时间。     

时频交叠LFMCW信号的PAHT检测与频移分离

为有效解决时频交叠周期LFMCW信号分离的难题,首先提出一种基于周期AHT(PAHT)的检测算法,通过对匹配函数进行改进,有效积累截获到的交叠多周期能量实现高概率检测,然后将PAHT积累得到的强信号解线调,根据此时的频率分布特性近似量化频率,估计频率量化点与信号频率的偏离差值,再通过频移改善窄带频域滤波分离信号的效果;最后利用IFFT恢复信号,依次循环完成交叠强弱信号的分离。仿真结果对算法的检测效果和复杂度进行了分析,并在验证分离效果的同时采取了两种方法对信号的滤波质量进行了评价,验证了其在低信噪比下的可行性。     

基于加速度时域特征的实时人体行为模式识别

摘要： 针对高精度的实时人体行为模式识别,提出了一种基于加速度时域特征的行为模式识别算法.本算法选取时域特征作为唯一特征量,通过简化特征提取运算实现行为的实时识别,获得了高精度结果.通过在Android智能手机平台进行测试,每项动作识别正确率均可达80%以上.该算法相对于现有算法实时精度有明显提高,在手持终端领域具有较好的应用前景.     

基于小波空域相关的船舶轴频电场检测方法

为了提高对船舶水下轴频电场的远程探测能力,在充分分析实验室轴频电场信号的基础上,提出了一种基于小波空域相关的船舶轴频电场检测方法.首先使用小波空域相关对噪声和信号进行分离,并给出一种针对轴频电场的噪声阈值估计方法;然后,提取信号特征频率范围内的能量作为特征值,对信号进行滑动功率谱检测.对比分析结果表明,该算法在低信噪比情况下具有更高的稳定性和更好的检测效果.

     

整车道路模拟试验台的控制算法研究

介绍多输入多输出系统时域波形再现(TWR)过程,给出基于频率响应函数(FRF)模型的系统辨识方法以及基于频域迭代自学习控制(ILC)算法的目标信号迭代具体流程.针对整车道路模拟试验台控制算法软件的开发,提出在迭代过程中对信号进行适当重叠分段的频域迭代自学习控制算法.通过现有的四通道整车道路模拟试验台,在真实环境中成功实现了对某样车各车轮轴头处垂向加速度的时域波形再现.结果表明,该算法精度较高,能够作为试验台的控制算法.     

基于傅里叶级数分解的示功图位移测量算法

提出一种基于傅里叶级数分解的加速度、速度和位移转换算法. 在抽油机示功图位移测量中,传统的二重积分算法存在初始条件不确定的问题,这将导致位移不闭合. 通过对加速度、速度和位移进行傅里叶级数分解,直接利用级数间的关系实现二重积分,能有效克服上述初始条件不确定的问题. 利用能量主要集中在低频的特点,给出了快速转换算法,同时还提高了算法的信号处理增益和抗噪声性能. 对现场实验数据的分析结果表明,该算法可以快速实现加速度、速度和位移之间的转换,能有效应用于油井示功图的位移测量中.      

时速80 km/h地铁地下线梯形轨枕轨道现场测试分析

为评价时速80 km/h地铁作用下梯形轨枕的工作性能,对北京地铁某线梯形轨枕道床进行现场动位移和加速度测试,从时域、频域和Z振级角度对加速度指标进行分析,从时域角度对动位移数据进行分析,评价梯形轨枕轨道工作性能。结果表明:地铁列车作用下普通道床钢轨、道床和隧道壁振动有效值为14.1、0.48、0.069 m/s~2,梯形轨枕断面对应测点振动有效值为18.1、0.62、0.016 m/s~2,隧道壁处振动加速度在1～1 000 Hz内均有一定减振效果,最大Z振级差值为11.9 dB,梯形轨枕道床钢轨垂向、钢轨横向、梯轨垂向、梯轨横向最大动位移分别为0.34、0.13、1.21、0.081 mm。     

基于小波分析的湍流采样数据量缩减算法

根据缩减数据必须反映与原数据统计同等的湍流流动信息准则,利用小波分析良好的时频双局域性信号处理特点,结合统计检测理论提出了一种相对合理的湍流采样数据量缩减算法.与传统算法及已有算法比较,由该算法缩减所得的数据量稍大但更能合理反映与原数据统计同等的湍流流动信息.选取湍动能为统计特征量,对沟槽壁面减阻机制实验数据进行了缩减分析,结果验证了该数据缩减算法的合理性和可靠性.     

近断层地震时-频谱特性小波变换分析

借助小波变换,研究汶川地震(Wen Chuan earthquake,2008)什邡八角台站加速度记录的局部谱密度分布特点.通过对小波分量的重构来解析加速度脉冲,发现地震能量富集于中、高频段内,在时域上存在显著的能量双峰,地震波长周期成分并不明显.对美国洛杉矶北岭地震(Northridge earthquake,1994)Sylmar-OliveView台站加速度记录进行研究,通过循环移位操作来分离低频加速度脉冲,发现低频加速度脉冲对长周期结构的破坏作用更显著.因此,借助小波方法研究近断层地震独具优势,可为相关领域的抗震研究提供新思路.