環(huán)境激勵下結構應變模態(tài)參數識別研究.pdf

1、本文主要針對結構的應變模態(tài)參數識別進行深入研究，同時對應變模態(tài)類損傷識別指標在結構區(qū)域損傷識別方面的應用進行一定的探討與分析。采用理論推導、有限元數值仿真和實驗分析驗證的相結合的研究方法，本文主要進行了以下三個方面的研究工作:
　　(1)文中將位移格式的自然激勵技術(NExT))和特征系統實現算法（ERA）應用于應變模態(tài)參數識別，根據結構應變位移關系，作者分別推導了應變格式的自然激勵技術和特征系統實現算法;同時將兩者相結合，建立了

2、應變格式的NExT-ERA法用于識別環(huán)境激勵下結構的應變模態(tài)參數，并基于MATLAB平臺實現了應變格式的NExT-ERA法。
　　(2)本文以懸臂梁為研究對象，針對基于應變測量數據的NExT-ERA法的參數識別精度進行實驗研究與驗證。實驗表明基于應變響應信號的自然激勵技術能有效獲得結構的近似應變脈沖響應信號;以自然激勵技術處理得到的近似應變脈沖響應信號為輸入信號，應變格式的特征系統實現算法能有效辨識得到結構的應變模態(tài)參數，其中固有

3、頻率識別結果與峰值拾取法（PP）識別結果相差在3％以內，應變模態(tài)振型識別結果與PP法識別結果十分吻合。在實驗研究過程發(fā)現結構阻尼比的識別效果不穩(wěn)定且波動范圍較大，這情況可能是由于結構實際阻尼情況和理論所采用的粘性比例阻尼模型存在差距造成的，而目前尚未有一種完備且有效的阻尼模型，能精準地反映結構的實際阻尼特性，因此，本文將傳統穩(wěn)定圖中的阻尼比容差指標取消同時保留頻率容差指標，同時在頻率穩(wěn)定圖中引入結構應變響應信號的功率譜，形成功率譜聯合頻

4、率穩(wěn)定圖，以便快速地確定系統階次與甄別結構的真假模態(tài)。
　　(3)本文采用單元剛度折減系數法進行結構損傷模擬，利用有限元分析軟件進行損傷結構數值模擬并獲得損傷結構的應變響應數據;然后通過本文算法識別得到損傷結構的應變模態(tài);最后針對應變模態(tài)和應變模態(tài)差兩種應變模態(tài)類損傷識別指標在結構區(qū)域損傷識別方面的辨識效果進行研究與討論。研究表明，在結構區(qū)域損傷識別方面，應變模態(tài)與應變模態(tài)差均有較好的辨識能力;而且對于輕微損傷，應變模態(tài)差的辨識效