基于EMD和随机减量技术的大型桥梁模态参数识别

结合南京长江大桥结构健康监测信号,提出将经验模态分解(EMD)与随机减量技术(RDT)相结合进行结构模态参数识别的方法。对于环境随机激励,经EMD分解后的结构模态响应,实际上由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应2部分组成,可应用RDT得到对应模态的自由振动响应,从而识别结构的频率及阻尼。通过与有限元及谱分析结果相比较,证明了将EMD与RDT相结合的方法识别非平稳振动信号模态参数的有效性和合理性,适合于大型桥梁结构的模态参数识别。     

预应力混凝土简支T形梁桥的动载试验研究

通过动载试验可以准确了解加固之后桥梁结构的工作状态。本文以甘肃S202线一座桥的动载试验为例,测试了该桥梁的一阶竖向自振频率、动挠度等参数,计算分析了结构的阻尼比、动力冲击系数。结果表明:结构一阶竖向自振频率的理论值与实测值相符合,且自振频率较大,结构在竖向具有较大的刚度;跑车工况下车速与动挠度成反比,跳车工况下恰好相反;结构的动力冲击系数较为集中稳定,结果满足规范要求。     

基于集合经验模态分解和小波变换的轮轨力应变信号降噪

为解决轮轨力应变信号中的噪声干扰问题,提出了基于集合经验模态分解与小波变换相结合的去噪方法。该方法能够判断出含有基线漂移和高频噪声的模态分量。对含有基线漂移的分量通过小波变换进行分解,将代表基线漂移的趋势项置零达到去除基线漂移的目的。对于高频噪声,则是采用小波阈值法进行去除。实测轮轨力应变信号的去噪处理表明了该方法的有效性。     

基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别研究

提出一种基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别的强迫振动法。该方法利用"共振"原理,让车辆以合适速度连续驶越障碍物使主梁经受与桥梁某阶频率相同的周期性脉冲荷载,使桥梁产生较大振幅的振动,从而增强测试信号的信噪比。给出基于连续跳车激振的结构阻尼比识别的基本理论,并以一大跨度悬索桥为例进行动力学仿真。复模态分析表明,当车辆固有频率是桥梁某阶受测模态频率的5倍以上时,车辆振动对受测模态阻尼比影响很小。采用连续跳车激励,当相邻障碍物的间隔△x与行车速度V和受测模态的固有周期T之间满足△x=VT,可以激振起桥梁大幅振动。当噪信比较小时,可以较准确地识别1阶反对称模态阻尼比;随着信噪比的降低,阻尼比识别结果精度有所降低。     

基于EMD-Kurtosis的牵引电机轴承故障特征识别

文章利用经验模态分解的方法将牵引电机轴承振动信号分解成各阶本征模态函数IMF,并将各阶IMF进行傅里叶变换得到各阶IMF的频率,根据故障轴承频率特征和本征模态函数的频率对应关系,对该本征模态函数进行峭度分析,进而能够更加精确识别轴承故障特征。     

经验小波在机车轴承故障诊断中的应用

针对机车轴承故障诊断中故障特征提取的难题,将经验小波变换(EWT)引入机车轴承振动信号分析。经验小波通过构造紧支撑自适应滤波器将信号分解为多个固有模态分量,能有效抑制模态混叠。针对轴承振动特征对经验小波变换进行改进,提出了首先利用改进经验小波变换分解机车轴承振动信号,然后以峭度为指标筛选敏感分量,进而对敏感分量进行希尔伯特包络解调提取轴承故障特征的诊断方法。机车运行试验表明,文章所提出的方法划分机车轴承振动信号频带合理,能有效提取轴承故障特征频率,准确诊断各种类型的轴承故障。     

基于连续小波变换的转向架构架工作模态分析

以某型地铁车辆转向架构架为研究对象,利用连续小波变换和奇异值分解的方法对运营状态下转向架构架的模态参数进行了识别。结果表明,识别的模态参数与有限元计算结果一致。     

采用锤击法对24m预应力混凝土梁的模态试验分析

采用余振法和环境激励法分析桥梁的横向自振频率,很多情况下由于脉动信号的不可控制性而导致试验结果分析较困难,而采用锤击法对桥梁进行激励的模态试验,可以得到较理想的试验结果,能更好了解梁的振动状态,判定结构刚度。通过对大秦线300号桥一孔跨度24 m的预应力混凝土梁的模态测试,分析梁的振型及横向自振频率。     

大跨度高速铁路桥梁模态参数频域识别方法研究与应用

对(128+3×180+128)m的大跨度加劲悬索连续钢桁梁采用峰值拾取法和频域分解法进行模态参数识别,并与有限元分析结果进行对比。结果表明:大桥一阶识别自振频率分别为1.241 Hz和1.243 Hz,与有限元计算结果 1.240 Hz相差极小,阻尼比和振型识别结果可靠;2种频域模态参数识别方法满足在工程中应用的精度要求。使用振型因子α评价振型的识别精度时,适当降低α可以提高振型识别精度;提高频率分辨率可以提高阻尼比识别精度。     

梁桥模态参数图像识别技术的模型试验研究

介绍一种非接触式视频图像梁桥振动检测方法,利用图像识别技术与小波分析方法,以MATLAB软件构建测试系统,对某简支梁模型进行振动测试。以数码摄像头采集模型梁振动的视频图像,通过计算机将采集的视频分解为时间-图像序列,然后采用图像边缘检测法对图像序列进行处理分析,可得到梁振动的位移-时间数据。对振动信号进行Morlet连续复小波变换,进而识别出梁模型的模态参数,测试结果与FFT分析结果比较一致,验证了视频图像测试方法的可靠性和准确性。     

基于PolyMax模态参数识别法的轴装式制动盘模态试验

针对结构复杂的轴装式制动盘模态参数无法采用有限元法快速准确识别的问题,基于PolyMax模态参数识别原理,搭建制动盘模态试验系统;采用锤击法进行轴装式制动盘的模态试验,运用PolyMax法对采集的频响函数数据进行模态参数识别,提取制动盘前10阶模态、阻尼和振型参数,分析制动盘的模态特性和传感器附加质量对制动盘模态频率的影响。结果表明:传感器附加质量对制动盘结构模态频率无影响;制动盘振动模态形式主要有周向模态、径向模态和混合模态3种类型,在频率1 627 Hz附近存在频率几乎一致的重根模态,模态复杂性比较低,近似为实模态振型,满足循环对称结构的典型模态振型特征;PolyMax模态参数识别法能快速准确地识别轴装式制动盘的模态参数,可为制动盘动力学特性分析和结构优化设计提供基础。     

波形钢腹板组合梁桥振动特性测试与分析

以波形钢腹板组合梁桥为研究对象,采用跳车激励法对其进行了振动特性试验,根据桥梁结构的时域波形,频谱图和功率谱图,得出了其自振频率、阻尼比、振型等振动参数。利用有限元理论对结构整体进行动力特性计算,分析了结构的前20阶的自振频率和振型。对比实测和理论计算结果表明,波形钢腹板组合箱梁桥的实测自振频率、振型和计算值吻合较好。     

模态分析在桥梁检定试验中的应用

利用力锤激励铁路桥梁产生振动进行模态参数识别，并使用变时基传递函数细化分析方法，确定梁体和桥墩的自振频率和振型。掌握模态分析方法对指导桥梁大修具有重要意义。     

基于主导模态的高速铁路矮塔斜拉桥易损性地震动强度参数研究

以怀邵衡铁路(90+180+90)m矮塔斜拉桥为工程依托,采用平均振型能量系数作为桥梁主导模态识别指标,在此基础上提出用于评估桥梁易损性的基于主导模态的地震动强度参数,并进行该参数的合理性分析。结果表明:基于主导模态的地震动强度参数充分考虑了地震动及结构自振特性,与桥梁地震损伤分析结构响应参数具有很强的相关性;针对高速铁路矮塔斜拉桥地震响应特性,斜拉索索力变化率相对其他需求参数敏感性较弱,较难量化结构地震功能损伤程度;与传统参数相比,基于主导模态的地震动强度参数在相关性、充分性及高效性上具有较强的优势,该参数可用于同类型桥梁地震功能易损性分析。     

高速列车比例车体侧墙试验模态分析

根据线性系统的试验模态分析(EMA)理论、SIMO分析方法、多参考点模态测试原理,针对1:8比例车体进行侧墙试验模态测试以及模态参数的辨识。根据比例车体外形尺寸,建立试验测试模型;进行传感器的布置并设置模态测试参数;利用锤击法及DHDAS软件系统进行数据采集及分析后处理;利用Polylscf模态提取法,得到比例车体侧墙的前四阶弹性模态参数和对应的阵型。结果表明:该型比例车体侧墙一阶模态为61.6 Hz、二阶模态为120 Hz、三阶模态为125.5 Hz、四阶模态为139 Hz。通过比较不同输入激励类型,比例车体一阶模态对于激励施加位置不敏感,侧墙激励下的二阶、三阶和四阶幅值大于顶板激励幅值,最大相差5.132 m/s2/N,模态响应幅值对于激励施加位置很敏感。信号频谱成分与模态频率一致,证实了试验结果的正确性。     

Hilbert-Huang变换在桥梁振动分析中的应用

提出将Hilbert Huang 变换的信号处理方法应用于桥梁振动分析中。此方法是通过经验模态分解(EMD)将一复杂的原始数据序列分解成一组本征模函数(IMF)和一个残余项,然后再对每一个IMF进行Hil bert变换。这样所得到的信号幅度和瞬时频率都是时间的函数,即获得了幅度的频率时间分布,称为Hilbert Huang幅度谱,进而得到Hilbert边界谱。文中利用Hilbert Huang变换对南京桥有列车通过时的实测加速度响应进行了处理与分析,结果表明该方法可行、有效。     

环境激励下简支梁式结构的动力参数识别研究

本文设计了一个简支梁式结构模型,运用特征系统实现算法,分别采用锤击激励、行车激励与环境激励的方法进行结构动力参数的识别,并对识别结果进行对比分析。在动力参数的识别过程中,采用环境激励时,由于系统信噪比较低有可能存在噪声模态,对此可以参照多个过程参数进行辨别。结果表明:在实验室条件下,基于环境激励的方法可以识别第1,3,4阶频率,满足工程要求,且识别精度与锤击激励、行车激励的识别结果相比差异不显著;试验结果没有识别出第2阶频率,应在工程测试中引起注意。     

基于自适应Morlet小波变换滚动轴承声学故障诊断的研究

基于声音信号的测试与分析是滚动轴承故障检测与诊断的一种新方法,提出了基于自适应Morlet小波变换诊断轴承声学信号故障的新方法。首先利用最小Shannon熵对Morlet小波的形状参数进行优化,找到与所测声音信号特征成份最匹配的小波,再对小波系数矩阵进行奇异值分解,通过奇异值与变化尺度的关系曲线得到最佳小波变换尺度,最后对滚动轴承故障信号进行Morlet小波变换进行故障特征提取。结果表明:该方法能有效地从强噪声背景下提取出轴承声学信号的故障。     

发动机前端辐射声源的小波分析与识别

根据连续小波变换具有较二进离散小波变换和小波包变换更精细的尺度分辨率的特点,研究了适用于工程应用的发动机表面辐射声信号小波变换结果的表述方法,探讨了车用发动机表面辐射声源的识别问题,并以一台车用增压柴油机前端表面辐射噪声的测量和识别分析为例,提出了一种车用发动机主要噪声源诊断和识别的测试分析方法.文中还将声信号测量识别的结果与表面振动信号识别的结果做了比较,两者是吻合的.该识别方法可以为发动机表面辐射噪声控制提供有用的参考依据.     

大型桥梁健康监测研究进展

回顾桥梁健康监测的发展历程。介绍桥梁健康监测系统的组成、监测内容功能及特点。对信号分析与处理的传统谱分析方法与小波变换、希尔波特黄变换(Hilbert Huang)进行比较。介绍最新的信号时频分析方法希尔波特黄变换的具体算法,及其在结构参数识别、损伤识别、消除实测南京长江大桥应变信号中的对讲机干扰等方面的具体应用。对动力指纹分析法、模型修正与系统识别法、神经网络法、遗传算法5种损伤检测方法的基本原理、特点及发展动态进行概述和总结,指出神经网络技术结合遗传算法是结构损伤检测的发展方向之一。