環(huán)境激勵模態(tài)分析方法的比較.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)環(huán)境振動試驗設(shè)備簡單、不干擾運行，一直以來都是模態(tài)參數(shù)識別領(lǐng)域的研究熱點。但由于環(huán)境激勵幅值小、隨機性強，在理想的白噪聲激勵假定下，識別結(jié)果能否滿足工程精度要求也受到了較多討論。論文對頻域峰值法(PP)、頻域分解法(FDD)、PolyMAX方法和時域隨機子空間識別(SSI)四種環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別方法的理論、算法和計算機實現(xiàn)進行研究。以實驗室中簡支梁環(huán)境激勵試驗和實橋環(huán)境振動試驗為對象，并采用有限元方法，計算得到相應(yīng)的模態(tài)參

2、數(shù)。通過特征頻率、阻尼比、振型識別結(jié)果的比對，對各方法特點、適用范圍、識別精度進行對比分析，并對不同的識別方法做出評價。
　　論文的主要研究工作和結(jié)論包括:
　　1、自行編程實現(xiàn)了峰值法、頻域分解法，PolyMAX法和數(shù)據(jù)驅(qū)動隨機子空間識別四種環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別方法，并以實驗室簡支梁環(huán)境振動試驗進行了模態(tài)參數(shù)的識別，驗證了相應(yīng)的方法。
　　2、分別以板殼單元與梁單元建立主梁、橋塔模型，同時以彈簧單元模擬支座剛度，建立

3、了常德市白馬湖公園虹橋的有限元模型。梁單元與板殼單元的綜合運用，使得在保證模型精度的基礎(chǔ)上，最大化節(jié)省了計算時間。結(jié)果表明，精細化的空間有限元模型可以提供較為準確的理論模態(tài)信息，這對于指導現(xiàn)場環(huán)境振動試驗參考點與測點的布置、為實測數(shù)據(jù)提供參照以確定系統(tǒng)真實模態(tài)均具有重要的價值。
　　3、常德市白馬湖公園虹橋現(xiàn)場環(huán)境振動試驗模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果表明，峰值法、頻域分解法、PolyMAX和隨機子空間識別方法均可用于實橋的環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別

4、，各有優(yōu)缺點?？傮w而言，模態(tài)頻率識別結(jié)果最為穩(wěn)定，且與有限元計算較為吻合。以穩(wěn)定圖為基礎(chǔ)的識別方法，在穩(wěn)定點少的模態(tài)處，各方法阻尼比識別結(jié)果離散性有所增大。振型識別質(zhì)量和信噪比、振型強弱、算法精度有關(guān)，當某種方法中振型難以確定時，可參考有限元和其余方法求解結(jié)果作出最終決選。
　　4、各種方法均可能存在丟失模態(tài)或虛假模態(tài)的情況，可用穩(wěn)定圖作為確定結(jié)構(gòu)真實模態(tài)的補充手段。本質(zhì)上講，環(huán)境振動模態(tài)參數(shù)識別是輸入未知的模態(tài)參數(shù)識別方法，較傳