環(huán)境激勵模態(tài)分析方法的比較.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境振動試驗(yàn)設(shè)備簡單、不干擾運(yùn)行，一直以來都是模態(tài)參數(shù)識別領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但由于環(huán)境激勵幅值小、隨機(jī)性強(qiáng)，在理想的白噪聲激勵假定下，識別結(jié)果能否滿足工程精度要求也受到了較多討論。論文對頻域峰值法(PP)、頻域分解法(FDD)、PolyMAX方法和時(shí)域隨機(jī)子空間識別(SSI)四種環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別方法的理論、算法和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。以實(shí)驗(yàn)室中簡支梁環(huán)境激勵試驗(yàn)和實(shí)橋環(huán)境振動試驗(yàn)為對象，并采用有限元方法，計(jì)算得到相應(yīng)的模態(tài)參

2、數(shù)。通過特征頻率、阻尼比、振型識別結(jié)果的比對，對各方法特點(diǎn)、適用范圍、識別精度進(jìn)行對比分析，并對不同的識別方法做出評價(jià)。
　　論文的主要研究工作和結(jié)論包括:
　　1、自行編程實(shí)現(xiàn)了峰值法、頻域分解法，PolyMAX法和數(shù)據(jù)驅(qū)動隨機(jī)子空間識別四種環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別方法，并以實(shí)驗(yàn)室簡支梁環(huán)境振動試驗(yàn)進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)的識別，驗(yàn)證了相應(yīng)的方法。
　　2、分別以板殼單元與梁單元建立主梁、橋塔模型，同時(shí)以彈簧單元模擬支座剛度，建立

3、了常德市白馬湖公園虹橋的有限元模型。梁單元與板殼單元的綜合運(yùn)用，使得在保證模型精度的基礎(chǔ)上，最大化節(jié)省了計(jì)算時(shí)間。結(jié)果表明，精細(xì)化的空間有限元模型可以提供較為準(zhǔn)確的理論模態(tài)信息，這對于指導(dǎo)現(xiàn)場環(huán)境振動試驗(yàn)參考點(diǎn)與測點(diǎn)的布置、為實(shí)測數(shù)據(jù)提供參照以確定系統(tǒng)真實(shí)模態(tài)均具有重要的價(jià)值。
　　3、常德市白馬湖公園虹橋現(xiàn)場環(huán)境振動試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)識別結(jié)果表明，峰值法、頻域分解法、PolyMAX和隨機(jī)子空間識別方法均可用于實(shí)橋的環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別

4、，各有優(yōu)缺點(diǎn)?？傮w而言，模態(tài)頻率識別結(jié)果最為穩(wěn)定，且與有限元計(jì)算較為吻合。以穩(wěn)定圖為基礎(chǔ)的識別方法，在穩(wěn)定點(diǎn)少的模態(tài)處，各方法阻尼比識別結(jié)果離散性有所增大。振型識別質(zhì)量和信噪比、振型強(qiáng)弱、算法精度有關(guān)，當(dāng)某種方法中振型難以確定時(shí)，可參考有限元和其余方法求解結(jié)果作出最終決選。
　　4、各種方法均可能存在丟失模態(tài)或虛假模態(tài)的情況，可用穩(wěn)定圖作為確定結(jié)構(gòu)真實(shí)模態(tài)的補(bǔ)充手段。本質(zhì)上講，環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別是輸入未知的模態(tài)參數(shù)識別方法，較傳