结构模态参数识别及其在振动台模型试验中的应用研究

《结构模态参数识别及其在振动台模型试验中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、兰州理工大学硕士学位论文结构模态参数识别及其在振动台模型试验中的应用研究姓名：王飞行申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程及防护工程指导教师：韩建平20080428硕士学位论文摘要对大多数的工程问题而言，尽管模态参数识别并非是最终的目的，但却是诸如结构动力特性研究、结构健康检测、损伤识别等方面研究工作的基础和前提，因此，其在机械工程、航天工程、土木工程等众多领域都得到了相当的重视和研究应用。但到目前为止，众多的模态参数识别基本算法及其改进仍然存在一些不足之处。如以实测频响函数拟合为主的有理分式多项式法和正交多项式法，前者存

2、在着病态解及拟合差的问题，后者虽采用正交多项式解决了这一问题，但在基底函数转换过程中存在较大的精度损失；又如时域内的特征系统实现算法及随机子空间算法，Halll(el矩阵的构建及系统阶次的确定是识别结果精准与否的关键，但这两者的确定目前暂无统一的方法。基于上述认识，本文对较为典型的模态参数识别算法间的共性、差异及不足之处进行了分析比较，选取部分算法进行了重点研究及程序实现，并以一3层剪切型平面钢筋混凝土框架结构的数值模拟结果及同济大学土木工程防灾国家重点实验室12层钢筋混凝土框架模型振动台试验数据为研究对象，对识别结果进

3、行了详细的分析、比较，以便为后续研究奠定一定的基础。主要研究内容如下：(1)对模态参数识别技术的发展及主要模态参数识别方法的基本原理及各自的应用范围进行了较为系统的综述，总结了如频域内的有理分式多项式法及峰值拾取法和时域内的特征系统实现算法及复指数法等模态参数识别算法的共性、差异性及其适用条件，以为模态参数识别方法的选择奠定一定的基础。(2)重点选择频域内的有理分式多项式法和时域内的特征系统实现算法作为研究对象，对两种算法存在的问题进行了系统的研究，提出了相应的解决方法，并完成了程序编写。对于阶数较低的系统，有理分式多项

4、式法漏阶问题可通过选用幅值归一化权函数或虚部归一化权函数解决；EI认法的Halll(el矩阵构建及系统阶数的确定问题，可通过采用构建方阵和三种系统定阶方法解决。通过简单结构的数值模拟算例和实验算例的识别结果，表明采用上述相应的解决方案后可得到较为可靠的识别结果。(3)以同济大学土木工程防灾国家重点实验室完成的12层钢筋混凝土框架结构模型的振动台实验实测数据为研究对象，采用本文提出的方法及程序对数据进行了分析处理，并与有限元分析结果进行了比较。模态参数识别结果及与有限元分析结果的对比进一步表明本文提出的方法及程序的可靠性。

5、关键词：模态参数识别；特征系统实现算法；有理分式多项式法；振动台实验结构模态参数识别及其在振动台模型试验中的应用研究AbStraCtAlthoughmodalparameteridentificationisnotthefinalgoalformanyengineeringisSues，itistheb勰is锄dprerequisiteforsomeaJ仃emresearch仃ontiers，鲫chasstmcturaldynamicmodification，stmcturalhealthmonitoring'damag

6、edetection．Therefore，ithasbeenpaidconsiderableattentioninmechanicalen百neering，彻spaceen百ne舐n吕ciVilengineering锄ong0thers．Althoughalotofidemificationalgo—thmsandcoITespondingnlodifiedf．0姗shaVebeendeVeloped，therearestillsomeproblemsinte咖softheiraccuracyandea’ectivene

7、ss．Forexample，forrational疗actionalpolynomialmethod锄donhogonalpolynomialmethod，whicharebasedonfittingmeasured仃equencyrespon∞mnctions，tlleformerisdisturbedbyillS0lutionandmisfitwhilethelatterisobsessedbypreCisionlosswithtransfomationofbasefhnction．Onthe0therhand，fo

8、ralgorithmsintimedomain，跚chaseigensystemrealizationalgorithmandstochaSticsubspaceidentificatioIl，C0nstructionofHankelmatrix肌ddeteminationofsystemorderarethemai