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《重庆大学》 2014年
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环境振动下工程结构模态辨识方法改进与软件系统研发

杨金平  
【摘要】:工程结构模态辨识和损伤识别作为健康监测与安全性评估核心技术和理论基础,已经成为了土木工程领域关注的焦点和研究的热点。鉴于工程结构具有结构尺寸大、约束条件复杂、造型复杂等特点,对工程结构进行人为激励以及对激励信号进行有效的测量变得非常困难,从而传统的基于输入输出信号模态参数辨识理论和方法在工程结构中难以适用,而环境激励下的结构模态参数辨识方法具有其自身突出的优点:不需要施加人为激励、不需要测量激励信号、测量费用较低、测量时不影响结构的正常工作、更加符合实际情况等,在工程界得到了广泛的应用。但现有的模态参数辨识方法在精度、鲁棒性、效率以及经济性能指标等方面仍然存在许多缺点,在实际工程中的应用尚处于发展阶段,仍需进一地步深入研究和不断完善。 本文针对环境激励下工程结构模态参数辨识方法进行了研究,并针对这些方法存在的不足进行了改进,进一步研发了模态参数辨识的软件系统。归结起来主要内容如下: ①在简要介绍工程结构健康监测、安全性评估的重要意义的基础上,详细论述了环境激励下工程结构模态参数识别的研究背景和意义。对环境激励下模态参数识别的主要方法进行了阐述,最后介绍了本文的主要工作内容。 ②针对EMD分解出现的端点效应问题和模态混叠问题,通过实例分别采用了基于支持向量回归机抑制端点效应的EMD方法和基于Hilbert特性的EMD模态解混叠方法。实例结果表明:本文所采用的改进方法能够有效抑制端点效应和消除模态混叠现象。进一步运用改进的EMD方法对四层钢框架试验进行了模态参数的辨识,证明了改进EMD方法能够正确识别结构模态参数。 ③针对信号预处理方法NExT法进行了改进,并将改进的NExT法和五种模态参数辨识方法(STD法、ITD法、复指数法、ARMA法和ERA法)相结合来识别结构的模态参数。通过同济大学十二层钢筋混凝土模型振动台试验数据,作者利用改进的NExT法和未改进的NExT法,开展了小震作用下和大震作用下的结构模态参数识别工作。结果表明:针对地震作用下结构模态参数识别的实例,改进的NExT法比未改进的NExT法具有更高的精度。 ④利用MATLAB下的GUI平台,研发了环境振动下结构模态参数辨识的可视化软件系统。包括文件读取模块,几何数据模块,振动数据模块(包含数据处理,例如滤波,奇异熵去噪等),处理分析模块(包含各种参数识别方法,例如随机子空间法、HHT法、STD法等),结果处理模块。基于所研发的软件系统,对数值算例钢桁架悬索桥在环境激励下模态参数问题进行了辨识,结果表明:整个辨识过程既清晰明了又准确方便。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP311.52;TU317

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐晖;宋兴禹;;一种改进模态参数识别方法在结构工程中的应用[J];交通科学与工程;2011年04期
2 黄天立;楼梦麟;;基于HHT的非线性结构系统识别研究[J];地震工程与工程振动;2006年03期
3 常军;孙利民;张启伟;;随机子空间识别方法计算效率的改进[J];地震工程与工程振动;2007年03期
4 韩建平;李达文;王飞行;;基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别[J];地震工程与工程振动;2010年01期
5 黎洪生,吴小娟,葛源;EMD信号分析方法端点问题的处理[J];电力自动化设备;2005年09期
6 邵晨曦;王剑;范金锋;杨明;王子才;;一种自适应的EMD端点延拓方法[J];电子学报;2007年10期
7 任伟新;环境振动系统识别方法的比较分析[J];福州大学学报(自然科学版);2001年06期
8 张永利;;HHT结合NExT法识别结构参数[J];工程抗震与加固改造;2009年05期
9 常军;张启伟;孙利民;;随机子空间产生虚假模态及模态遗漏的原因分析[J];工程力学;2007年11期
10 韩建平;李达文;;基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术的模态参数识别[J];工程力学;2010年08期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴体;肖承波;熊峰;;建筑结构中的振动问题与对策[J];四川建筑科学研究;2006年06期
2 张华智;冯毅芳;;利用小波分析方法识别结构模态参数[J];四川建筑科学研究;2007年06期
3 施洲;蒲黔辉;李晓斌;;桥梁结构应力与变形监测方法及其精度分析[J];四川建筑科学研究;2008年04期
4 潘晓杰;谢慧才;程林;李洋;;钢管混凝土拱桥模型的理论和试验模态分析[J];四川建筑科学研究;2008年05期
5 陶奇;廖海黎;李明水;刘明;;苏通长江公路大桥最大单悬臂施工状态结构模态参数识别[J];四川建筑科学研究;2009年05期
6 张潞;汪洋;;土木工程健康监测无线测试信号同步性研究(Ⅰ)[J];四川建筑科学研究;2010年05期
7 吴体;解振涛;王永维;罗苓隆;;结构动力特性测试在优秀历史建筑保护中的应用[J];四川建筑科学研究;2010年06期
8 张潞;汪洋;;土木工程健康监测无线测试信号同步性研究(Ⅱ)[J];四川建筑科学研究;2010年06期
9 杜建丽;林振山;张真真;刘会玉;;基于EMD的河北省人口净增量与粮食净增量的相关分析[J];安徽农业科学;2008年15期
10 张月丛;孟宪锋;;基于Morlet小波的河北省耕地数量动态分析[J];安徽农业科学;2008年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢永;蔡国平;刘松;;基于输入和输出数据的柔性板的时域空间建模与主动控制研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 牛草原;陈奎孚;;玉米植株抗倒折能力综合测试[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
3 刘衍平;张刘斗;;电子设备机柜结构的模态分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张明星;柳亦兵;辛卫东;;基于时域方法的核电站沸水反应堆试验模态参数识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 邓攀;颜振亚;;一种MIMO-OFDM准静态信道估计方法的研究[A];2011年通信与信息技术新进展——第八届中国通信学会学术年会论文集[C];2011年
6 舒赞辉;韩秋实;;高速精密车削中心床身模态分析[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
7 赵发刚;周徐斌;申军烽;杜冬;;航天器在轨模态辨识技术的探讨[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
8 王旭东;李健;;屋顶风机致振问题的分析与处理[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
9 杜飞平;谭永华;陈建华;;基于Hilbert-Huang变换的补燃循环火箭发动机模态参数辨识方法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
10 李英;李绍明;牛草原;刘哲;陈奎孚;;玉米植株的振动特性测试[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
3 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 姜国强;弓网滑动电接触摩擦磨损行为研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
8 张城明;非线性时滞系统最优控制及在海洋平台减振控制中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
9 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
10 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高昌鑫;Hilbert-Huang变换改进算法及其在齿轮箱故障诊断中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
2 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
4 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
5 孔维峰;汽车水泵总成的动态特性研究[D];郑州大学;2010年
6 张晓冬;基于全矢谱的智能诊断技术研究[D];郑州大学;2010年
7 王雷;典型船用设备与船体结构耦合抗冲击特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 郝卓;长轴表面滚压加工装置的设计及加工过程数值模拟的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 胡静;远距离无线TDCS的衰落信道适应技术[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 高吾益;吊丝主动重力补偿系统设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高清维,程蒲,张道信;基于对称延拓的DFT频谱泄漏抑制方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年02期
2 李宏男,李东升;土木工程结构安全性评估、健康监测及诊断述评[J];地震工程与工程振动;2002年03期
3 陈隽,徐幼麟,李杰;Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用[J];地震工程与工程振动;2003年04期
4 刘洋,田石柱;基于随机子空间的结构参数识别及振动台试验验证[J];地震工程与工程振动;2004年02期
5 程军圣,于德介,杨宇;基于EMD的信号瞬时特征的小波分析方法[J];地震工程与工程振动;2004年02期
6 周云;高向宇;阴毅;陈长缨;张平;苗建方;陈留刚;吴从永;;中海名都高层住宅结构模型模拟地震振动台试验研究[J];地震工程与工程振动;2006年01期
7 续秀忠,华宏星,李中付,陈兆能;Identification of Modal Parameters with Linear Structure under Non-stationary Ambient Excitation[J];Journal of DongHua University;2004年01期
8 李士心,刘鲁源;小波域中值滤波器设计的研究[J];电子科技大学学报;2003年01期
9 盖强,马孝江,张海勇,邹岩崑;一种消除局域波法中边界效应的新方法[J];大连理工大学学报;2002年01期
10 尚磊,徐勇勇,侯茹兰,张水平,周引荣,陈长生;采用三次样条函数拟合身高百分位数曲线[J];第四军医大学学报;2001年16期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
2 胡劲松;面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D];浙江大学;2003年
3 郝志华;基于局域波法和盲源分离的故障诊断方法应用研究[D];大连理工大学;2005年
4 徐士代;环境激励下工程结构模态参数识别[D];东南大学;2006年
5 胡爱军;Hilbert-Huang变换在旋转机械振动信号分析中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2008年
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