强迫振动法结构模态参数识别

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1、第37卷，第3期公路工程Vo1．37，No．32012年6月HighwayEngineeringJun．，2012强迫振动法结构模态参数识别罗晓英(山西长治公路勘察设计院，山西长治046000)[摘要】通过激励结构振动的方法，可以采集到结构的强迫振动时程。再对强迫振动时程采用随机减量法提取自由振动信号，并进行ITD识别，即可得到结构的模态参数。对随机减量技术与ITD识别技术的基本原理进行了介绍，并给出了一个实测信号的识别实例。[关键词]强迫振动法；模态参数识别；随机减量；ITD【中图分类号】U441．4【文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2012)03—0226—03

2、ModeParametersIdentificationBasedonForcedVibrationMethodLUOXiaoying(HighwaySurveyandDesignInstitute，inChangzhi，Shanxi046000，China)fAbstract]Thevibrationtimehistoriesofstructurecanbeobtainedbyforcedvibrationmethod．Then，usingrandomdecrementmethod，thefreevibrationsignalcanbeextractedformthesampl

3、es．Andfinally，underthehelpofITDidentificationtechnology，modeparametersofthestructurecanbeob—+后规tained．Inthispaper，thebasictheoryofrandomdecrementmethodandITDidentificationtechnology．r得．．wasintroduced．Basedonthesetheories，someprogrammersareprogrammed．Itcanbefoundedthat，theidentificationresultw

4、ascorrect，SOthesametotheprogrammers．[Keywords]forcedvibrationmethod；modeparametersidentification；randomdecrementmethod；=ITD+试验模态参数的时域识别法是指在时间域内识征人们可以进行疲劳检测和模态参数识别。m别试验结构模态参数的方法。时域识别方法的研究以单自由度线性系统为例，当它承受一个平稳+与应用比频域法晚，是近几年随着计算机的应用而随机激励时，其运动微分方程为：m发展起来的一门新技术。时域法可以克服频域法的●●．m+cx,+kx=t)。(1)+一些缺陷。特别

5、是对大型复杂结构，如海洋平台、高对式(1)进行拉式变换：层建筑、大坝、桥梁等受到风、浪以及大地脉动等的作用时，它们在工作中承受的荷载很难测量，但响应信号容易测得，因此直接利用响应的时域信号进行(s)=5+2(wn1‰+‰+参数识别是很有意义的。本文采用单频强迫法激励结构振动，对采集到的振动信号进行随机减量及(2(2)ITD识别，进而获得结构的模态参数。m(s+2ns+2n)式中：F(s)和X(S)分别为激励和响应的拉式变换；1随机减量法的基本原理为阻尼比；09=~／．j}／m为结构固有频率；。，。分随机减量法的原理是以下述事实为基础的。由别为初始位移和速度。于随机输入引起的结构响

6、应由两部分组成：①确定对式(2)两边进行拉式变换得：性部分(脉冲或阶跃)；②随机部分，在对足够多的(f)：。g(f)+。^(f)+f。^(￡一．r)d．r：相同样本进行了平均以后，响应的随机部分就被平J0nL均掉了，剩下了响应的确定性部分⋯。根据这一特(t)+2(t)+3(t)，(3)[收稿日期]201l-lO一25【作者简介]罗晓英(1982一)，女，四川I自贡人，工程师，主要从事公路桥梁设计方面工作。第3期罗晓英：强迫振动法结构模态参数识别227设被测系统中共有n个实际测点，测试得到式中：(f)=÷‘e一sinwd￡；个时刻的系统自由振动响应值，且比大的多。g(f)=—二1=

7、；e一~tontcos(09df一)；这样便得到由实际测点和虚拟测点组成的个测√1一‘点在个时刻的自由振动响应值所建立的响应矩阵===tg；[]。1一专令[A][]=[][]'[]为结构振型矩阵。其中：。(t)是由初始位移。引起的响应，即阶跃响[]为[]延时△t后的振型矩阵[]=应；(f)是由初始速度，x。引起的响应，即脉冲响[][]矩阵[A]的第r阶特征值为e。r响应；，(t)是由激励f(t)引起的强迫响应，及随机响应的特征向量为特征向量矩阵[]的第r列。设求应。阶跃响应代表方