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钢管桁架结构的模态参数识别

张莹  
【摘要】:振动系统的模态参数识别,是研究结构动力特性的手段和途径,不是最终目的。其目的在于应用参数识别的结果解决结构动力学中的有关问题,例如振动系统的故障诊断、修改结构设计、振动控制和动力响应分析等方面。 试验模态参数识别是振动信号处理的一个重要组成部分,它主要任务是从测试采集的振动信号数据中,确定振动系统的模态参数,包括模态固有频率、模态阻尼比、模态振型以及模态质量和模态刚度等。目前常用的模态参数识别方法有频域法、时域法和时频联合分析法。 本文采用的是传统的模态参数识别方法,建立单输入多输出的振动系统模型,这种方法较环境激励法能得到更准确的输入响应和输出响应。基于频域法和时域法识别的基本理论,选取了部分算法进行了重点研究及程序实现,为验证算法组建了一个九层钢管桁架结构模型,在大连理工大学抗震实验室的进行振动台试验。将白噪声和三种不同场地的地震波作为激励,通过布置在结构上的加速度传感器采集信号。文中对整个实验过程、实验方案、地震波的激励和数据的采集,作了详细的说明,也方便其他人利用数据。 在ANSYS中建立有限元三维模型,进行模态分析。本文利用在白噪声激励下得到结构各层测点的加速度响应数据,验证了一种新的方法-恢复力模型参与模态参数识别,比较了有理分式多项式法、正交多项式法、ITD法三者所识别的到频率、阻尼比和归一化后的模态振型,得出各个方法的优势与劣势,并验证了恢复力模型方法适用于模态参数识别的有效性。


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