由受力加速度而產(chǎn)生模態(tài)參數(shù)識(shí)別問題的研究.pdf

1、當(dāng)目前的營建結(jié)構(gòu)物趨向于更高聳和更輕質(zhì)的設(shè)計(jì)時(shí)，這使得它們?cè)趶?qiáng)風(fēng)的環(huán)境下更容易受到振動(dòng)的影響，高聳建筑的可服務(wù)性和其使用者的舒適性也因此成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師所關(guān)心的課題。事實(shí)上，主要的解決方法在于控制因強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致高層建筑過度的加速度振動(dòng)，然而Huang等人針對(duì)隨機(jī)遞減法提出一個(gè)線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別的問題，其發(fā)現(xiàn)當(dāng)隨機(jī)遞減法被應(yīng)用于加速度響應(yīng)時(shí)，所過濾出的隨機(jī)遞減函數(shù)不等同于該線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的自由振動(dòng)，此問題起因于受力加速度響應(yīng)有外力的嵌入而

2、對(duì)應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)的偏差。
　　唯輸出模態(tài)參數(shù)識(shí)別的基本假設(shè)是作用在線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)上的外力為白色噪聲。當(dāng)外力為高斯白色噪聲激勵(lì)并且已知線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的初始條件時(shí)，加速度動(dòng)態(tài)響應(yīng)的隨機(jī)遞減函數(shù)和自由衰減振動(dòng)響應(yīng)是不相等的，這是因?yàn)樵诖穗S機(jī)遞減函數(shù)中存在一個(gè)奇異點(diǎn)，這個(gè)奇異點(diǎn)正是來自于該白色噪聲激勵(lì)。這樣的結(jié)果大大地限制了加速度動(dòng)態(tài)響應(yīng)在模態(tài)參數(shù)識(shí)別的可用性，因?yàn)?，使用有外力嵌入的受力加速度響?yīng)會(huì)產(chǎn)生參數(shù)識(shí)別的偏差問題。這個(gè)問題雖然已經(jīng)在頻域識(shí)

3、別方法中得到良好的解決；然而，此問題在時(shí)域識(shí)別方法中尚未得到適當(dāng)?shù)慕鉀Q。
　　為了解決加速度響應(yīng)所造成的模態(tài)參數(shù)識(shí)別問題，一個(gè)識(shí)別過程被提出來。同時(shí)，考慮到在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)物實(shí)際的荷載情況是很難被檢測(cè)到的，因此，該系統(tǒng)識(shí)別的立足點(diǎn)將是唯輸出模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法。在本文中，通過使用協(xié)方差驅(qū)動(dòng)隨機(jī)子空間識(shí)別（SSI-COV）方法來發(fā)展只有輸出響應(yīng)的模態(tài)參數(shù)估計(jì)方法。在發(fā)展SSI-COV時(shí)，為了減少噪聲對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響，利用奇異譜分析技

4、術(shù)可以去除噪聲的原理，同時(shí)藉由奇異譜分析中軌跡矩陣的概念來解決加速度響應(yīng)受外力嵌入的問題，以提高數(shù)據(jù)分析的穩(wěn)定性。為了在計(jì)算加速度響應(yīng)相關(guān)函數(shù)矩陣時(shí)，會(huì)放大外力嵌入的影響，在本文中使用無加權(quán)（SSI-COV）算法。
　　隨后，對(duì)隨機(jī)子空間識(shí)別算法進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。以兩自由度、三自由度和二維框架結(jié)構(gòu)為例，采用MATLAB對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，獲取結(jié)構(gòu)的模態(tài)信息，編制了基于MATLAB平臺(tái)的識(shí)別算法程序，并考慮噪聲影響，驗(yàn)證隨機(jī)子空間識(shí)別算