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为实现基于振动传递比函数的工作模态分析方法能够在任一荷载工况下识别结构模态参数,引入参考响应思路,构建响应功率谱传递比(Power Spectral Density Transmissibility,PSDT)函数。首先利用比例函数的极限定理,揭示PSDT在系统极点处的重要特性,进而根据这一特性建立PSDT驱动的峰值法;同时为解决传统传递比方法无法识别结构阻尼的问题,建立基于PSDT驱动的最小二乘复频域法(LSCF),通过参数化拟合思路识别频率、振型和阻尼比,并运用稳定图辅助剔除虚假模态。通过10层剪切型框架结构数值算例,对比研究外部激励性质对PSDT法及传统频域法(峰值法、频域分解法)识别结果的影响。最后,运用PSDT法对环境激励下的人行桥进行工作模态分析,并与传统响应传递比方法及随机子空间法(SSI)结果进行对比。研究结果表明:在同一工况下不同参考响应的PSDT函数在系统极点与外部激励性质无关,且等价于振型比值;PSDT法相比于传统频域法对外部激励具有更为良好的鲁棒性,能够降低识别谐波激励引起的虚假模态的风险;不同于传统响应传递比方法,在任一工况下基于PSDT法能够识别人行桥的包括阻尼比在内的工作模态参数,并产生更为清晰的峰值和稳定图,具有更好的可操作性;该方法识别结果与SSI结果吻合较好,验证了其在任一荷载工况下分析实际桥梁结构工作模态特性的可行性。 相似文献
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桥梁结构模态参数的时频域识别 总被引:1,自引:0,他引:1
《桥梁建设》2015,(2)
为在时频域内识别桥梁结构的模态参数,针对HHT(Hilbert-Huang Transform)方法识别桥梁结构模态参数中存在的端点效应、模态混叠以及频率识别与阻尼识别相互耦合现象,应用带通滤波和扩展随机减量法对HHT方法进行改进,建立了一种基于现代信号时频域分析的桥梁结构模态参数识别方法,然后基于MATLAB平台,编制了桥梁结构模态参数时频域识别程序,并以某吊拉组合桥梁全桥模型试验为例,利用实测数据对所提方法进行验证。结果表明,该方法能正确识别出模型桥梁的前11阶竖向自振频率、前6阶阻尼比以及前3阶模态振型;阻尼比的识别结果为0.2%~2%;识别结果与有限元模型修正后的计算结果相差不大。所提方法能正确、有效地在时频域内识别桥梁结构的频率、阻尼及模态等参数。 相似文献
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为分析锤击法模态参数识别的不确定性,对一座模型斜拉桥进行了分区锤击法模态试验,采用变时基技术测试了主梁竖向和扭转、主梁横向、主塔面内和主塔面外模态。首先,采用特征系统实现算法(ERA)进行模态参数识别,ERA法的稳定图能够有效区分密集模态,识别出全桥21阶模态参数。其次,采用峰值法(PP)、正交多项式法(RP)、最小二乘复频域法(LSCF)、最小二乘复指数法(LSCE)分别进行模态参数识别,对比了各方法模态参数识别结果,统计了其不确定性,结果表明,频率的识别结果变异性小,阻尼和振型有较大的变异性。最后,采用MONTE CARLO法对实测频响函数添加噪声,RP法进行模态参数识别,结果表明,测点位于振型振幅较大位置时,模态参数识别结果的不确定性小,模态参数识别方法的不确定性比噪声的不确定性更大。 相似文献
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首先介绍频域分解法理论基础和算法实现,然后以永宁黄河公路大桥为背景,介绍结构健康监测系统在实际桥梁中的应用,基于监测数据采用频域分解法进行桥梁结构动力特性分析,将识别结果与成桥荷载试验和理论计算结果进行对比,验证了频域分解用于大跨度桥梁结构运营模态分析的可靠性和有效性,识别结果可以作为桥梁结构安全状态等级划分与评定依据的一项重要指标。 相似文献
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为表征雷暴风对大跨度斜拉桥的作用,以苏通大桥监测数据为基础,开展了飑线风作用下大跨度斜拉桥模态特性实测研究。首先,基于短时平稳假设,分析了飑线风的实测风场特性,探究了桥梁抖振响应与风速的相关性,并刻画了其在风速突增与下降过程中的差异;然后,计算了不同时段内主梁实测竖向、侧向和扭转加速度的功率谱密度,并分析了飑线风对主梁振动频谱的影响;最后,采用随机减量法,开展了飑线风作用全过程大跨度斜拉桥的模态参数识别,获得了桥梁的模态频率与阻尼比,从而研究了飑线风对大跨度斜拉桥模态参数的影响。研究结果表明:主梁抖振响应均方根与风速呈非线性正相关,飑线风前端与后端风场对桥梁抖振响应的影响总体类似;在飑线风作用时段内,大跨度斜拉桥各阶模态对应的振动能量相较其他时段更为显著;多阶竖弯、侧弯和扭转模态的频率随风速的增加而增加;阻尼比受风速影响较大,各阶模态的影响规律不尽相同;主梁1阶竖弯和1阶侧弯模态的阻尼比随风速的增加而增加,而1阶扭转模态的阻尼比随着风速的增加而减小。 相似文献
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《中国公路学报》2017,(2)
为了探究稳态激振现场试验方法在人行桥模态参数识别中的可行性,通过数值仿真分析和现场试验,研究了基于稳态激振的人行桥模态参数识别。该方法首先通过单点简谐激励获得结构稳态响应的频响函数(FRF),然后对实测频响函数按单模态或多模态叠加形式进行最小二乘曲线拟合得到结构的固有频率、阻尼比、模态振型和模态质量。以一频率密集分布的多点弹性支撑梁为数值算例,分析了激振器激振质量、频率间隔、激振次数、多模态参与和噪声对识别结果的影响。采用该方法识别了一座双层分离桥面曲线人行桥第1阶侧弯模态的频率、模态质量及阻尼比,为该桥的人致振动分析及减振设计提供了有效手段。结果表明:激振质量会改变结构固有模态参数,因此在满足激振条件下激振质量应尽可能小;选择合适的激振带宽和较小的激振频率间隔能获得更可靠的结果;人行桥现场稳态激振试验识别的频率和阻尼比与自由振动识别结果基本相符,识别的模态质量与有限元计算结果相符,说明该方法可行。 相似文献
10.
为探明桥梁涡振全过程模态参数演变规律,对发生涡振的某悬索桥12 d实测加速度数据进行分析。首先,基于涡振特征指标与改进的随机子空间法,识别并追踪桥梁涡振分布和模态参数;然后,根据涡振报警级别将频率、阻尼比进行分类,研究模态参数在涡振前、中、后的变化规律;最后,分析模态参数与涡振特性之间的相关性。结果表明:在这12 d内,该悬索桥间断地发生了多次、多阶频率,多种程度的涡振;前6阶频率均值仅由于环境影响出现小幅度波动;在涡振期间,各阶频率离散性更小,波动范围仅在0.002 Hz左右;前6阶阻尼比均值线基本保持在稳定区间内,但局部波动变异很大;在涡振期间,由于气动阻尼影响,桥梁涡振锁定频率所在阶次对应的识别阻尼比先明显下降后很快恢复,其他阶次阻尼比没有明显变化;涡振对阻尼比识别值影响较大,但对结构阻尼比影响很小。研究结果揭示了该悬索桥涡振全过程的频率和阻尼比变化规律及其与涡振的关系,可为更准确找出涡振原因和涡振管控提供参考。 相似文献
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为分析环境激励法模态参数识别的不确定性,对一模型斜拉桥进行了分区模态试验,测试了主梁竖向和扭转、主塔面内和面外模态。首先,分析了非白噪声激励对模态参数识别的影响,提出采用结构有限元模型仿真分析结合稳定图剔除虚假模态的方法。其次,采用特征系统实现算法(ERA)结合提出的虚假模态剔除方法,识别出全桥15阶模态。再次,采用峰值法(PP)、正交多项式法(RP)、最小二乘复指数法(LSCE)、随机子空间法(SSI)分别进行模态参数识别,对比了各方法模态参数识别结果,统计了其不确定性,频率的识别结果变异性小,阻尼和振型有较大的变异性。最后,采用MONTE CARLO法对实测频响函数添加噪声后进行模态参数识别,结果表明,测点位于振型振幅较大位置时,模态参数识别结果的不确定性小,模态参数识别方法的不确定性比噪声的不确定性大。 相似文献
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梁的模态分析试验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
试验模态分析技术(EMA)作为一种结构检测及安全评估的方法已是一种趋势。它是根据测量模态参数(固有频率、阻尼比、振型等)相对于正常值产生的变化,并通过相关分析与识别来判断结构安全程度。该文通过对模型梁进行试验模态分析,识别系统的模态参数,研究模态技术在实际运用的试验方法及影响因素。 相似文献
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文章对某大功率质子交换膜燃料电池堆的振动模态进行分析,采用等效模型的方法,建立燃料电池堆模态分析三维有限元模型,分析了其固有频率和模态振型.利用正交各向异性材料对燃料电池堆内部复杂的结构进行等效分析,极大地提高了建模分析效率.通过正交试验设计,找到影响燃料电池堆一阶模态的主要因素.将仿真结果与试验结果进行比较验证,结果... 相似文献
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某型复杂变速器壳体的模态研究 总被引:1,自引:0,他引:1
首先分析了工作模态法的优点及其所用的随机子空间法理论;然后应用工作模态法对某型变速器复杂壳体的模态进行实验辨识,得到了壳体各阶的模态频率和振型。并利用有限元软件MSC.Patran和MSC.Nastran对壳体模态进行数值计算,通过实验模态和数值计算模态的对比,发现在低频段实验结果与数值计算结果较吻合,说明采用工作模态法能较精确地识别出壳体的低阶模态。 相似文献
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为研究多塔斜拉桥中塔加劲索涡激振动时域和频域特性,对多根加劲索开展了振动加速度测量和风速、风向观测,研究了加劲索振幅与风速和风向的关系,分析了加速度时程的时域和频域特征。采用解析模态分解法对加劲索涡激振动加速度时程进行了分解,分析了所得分量的时域和频谱特征。研究发现,在无雨和较低风速条件下,同侧并列加劲索仅迎风侧发生明显涡激振动,其峰值振动是以频率为6.25 Hz的第28阶模态主要参与为特征,为高阶多模态涡激振动,明显发振风速约为4~5 m·s-1,风向接近垂直桥轴线,其面内振动明显大于面外。1#加劲索面内涡激振动时程分解得到的3个相邻高阶频率时程分量显示,第28阶模态振动加速度随时间的变化,主导了加劲索振动加速度幅值的增大和减小。同时认为,解析模态分解法不仅能较好地分离含有多个密集频率分量的时域信号,且分解得到的分量不改变原信号分量的频率特征,分解分量再合成的信号与原信号时频特征完全一致。因而可采用解析模态分解法分解具有多个密集频率分量的柔性结构响应,能有助于工程结构风致响应的模态参数识别。 相似文献
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文章利用HyperMesh软件对某商用车白车身建立仿真模型,研究其在自由状态下的固有频率及振型,并进行了白车身模态试验验证,将试验数据与仿真分析结果进行对比,有限元分析的频率与试验结果频率除第一阶外,其他各阶整体主要模态的频率误差在5%以内,说明有限元模型比较准确,计算结果可信,仿真结果能够很好地反映实际结构的振动特性,此白车身整体模态频率与二阶不平衡激励频率相差较远,引起整车共振可能性较小,预估整车舒适性及车身疲劳寿命满足要求。通过仿真手段评估结构特性,可节省开发试验费用,缩短开发周期,为设计提供理论依据。 相似文献