基于隨機(jī)方法的橋梁氣動參數(shù)識別研究.pdf

1、在橋梁風(fēng)致振動分析中，各種類型的氣動參數(shù)扮演著重要角色，其中尤以橋梁主梁斷面的氣動導(dǎo)數(shù)、氣動導(dǎo)納和階躍函數(shù)最受關(guān)注。本研究內(nèi)容是紊流風(fēng)場中獲取橋梁結(jié)構(gòu)氣動參數(shù)的隨機(jī)振動識別方法。圍繞這一主題，對氣動參數(shù)隨機(jī)識別的核心算法、仿真研究、橋梁節(jié)段模型氣動導(dǎo)數(shù)和氣動導(dǎo)納識別的風(fēng)洞試驗(yàn)研究等方面展開詳細(xì)研究。全文共分六章，主要內(nèi)容如下： 第一章為緒論，介紹橋梁結(jié)構(gòu)氣動力模型、氣動參數(shù)識別的研究現(xiàn)狀、模態(tài)參數(shù)識別的時域方法以及本文的主要工作

2、。 第二章首先介紹了氣動導(dǎo)數(shù)識別的隨機(jī)子空間方法，隨機(jī)子空間算法在橋梁斷面氣動導(dǎo)數(shù)識別中已表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，已能較好的識別出系統(tǒng)的頻率和阻尼比，但模態(tài)振型的識別精度尚無法令人滿意。氣動導(dǎo)數(shù)對模態(tài)振型相對變化的敏感性分析表明模態(tài)振型對某些氣動導(dǎo)數(shù)項(xiàng)識別結(jié)果影響顯著，因此本章在傳統(tǒng)隨機(jī)子空間方法（SSI）基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)隨機(jī)子空間方法。為驗(yàn)證該方法的可行性，進(jìn)行了平板節(jié)段模型的數(shù)值仿真。結(jié)果表明該方法有助于提高模態(tài)振型的識別精

3、度，進(jìn)而提高氣動導(dǎo)數(shù)的識別精度。此外，平板模型的數(shù)值仿真還驗(yàn)證了氣動導(dǎo)數(shù)的系統(tǒng)識別法對系統(tǒng)矩陣非對稱性的適應(yīng)程度。 第三章在仿真研究的基礎(chǔ)上，完成了流線型薄平板模型和柳州紅光懸索橋節(jié)段模型氣動導(dǎo)數(shù)識別的風(fēng)洞測振試驗(yàn)，分別采用隨機(jī)子空間法和改進(jìn)隨機(jī)子空間法識別得到氣動導(dǎo)數(shù)，并分析了信號處理方式對氣動導(dǎo)數(shù)識別結(jié)果的影響。最后在風(fēng)洞測振試驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的研究成果討論了氣動導(dǎo)數(shù)之間的近似關(guān)系及其適用范圍。 第四章首先介紹了機(jī)

4、翼斷面的氣動導(dǎo)納——Sears函數(shù)和橋梁斷面等效氣動導(dǎo)納的概念以及后者的系統(tǒng)識別方法：總體最小二乘法和隨機(jī)系統(tǒng)識別法，然后采用第二章提出的改進(jìn)隨機(jī)子空間法來獲取氣動導(dǎo)納函數(shù)。作為對改進(jìn)隨機(jī)子空間法可靠性的驗(yàn)證，完成了平板模型氣動導(dǎo)納識別的仿真研究，并將改進(jìn)方法與初始方法獲得的頻響函數(shù)進(jìn)行了對比分析。通過流線型薄平板和柳州紅光橋節(jié)段模型的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，證明了改進(jìn)方法的可行性。 第五章首先介紹了幾種常用的獲取完整氣動導(dǎo)納函數(shù)的方法，