轻木-混凝土混合结构振动台试验阻尼识别研究

摘要

模态分析与参数识别是结构动力学的一种“逆问题”分析方法。采用实验与理论分析相结合的方法来处理工程领域的振动问题，迄今在各工程领域中广泛应用，并已发展成为解决工程中振动问题的重要手段。模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、故障诊断与预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 本文主要探讨结构阻尼的识别问题。实际结构的阻尼特性较为复杂，在模态参数中阻尼较难于识别。到目前为止，尚未建立一种完备而有效的阻尼模型来确切地反映实际结构的阻尼特性，但由阻尼引起的一系列问题对于结构的设计与优化至关重要。模态参数识别的方法有很多种，但是各种方法在具体条件下有各自不同的优缺点。北美轻型木结构房屋越来越多地进入中国市场，为研究轻型木结构房屋的抗震性能，需要找到较为准确的阻尼识别方法识别其阻尼以便对结构进行进一步的动力分析。 本文要做的研究工作和解决的问题： 1.推导用于模拟地震振动台试验的频响函数理论模型。 2.根据试验测得的结构各测点的加速度时程数据，通过傅里叶变换得到各测点的频响函数，以频响函数理论模型为基础，分别阐述非线性加权最小二乘法，有理分式多项式法用以此模型参数识别的基本思想，并编制相关的程序。 3.根据试验测得的结构屋脊点的绝对位移时程数据，通过随机减量法得到结构的自由衰减曲线，编制用以识别结构阻尼的ARMA时间序列法程序。 4.以轻木混凝土混合结构振动台试验的实测数据为基础，运用上述三种方法识别结构阻尼，并与半功率带宽法比较，指出各种方法的优缺点，得出在不同刚度、质量和加速度幅值的情况下结构阻尼的取值范围。 5.结合上述各种识别方法得出的阻尼值，提出在进行木结构设计时建议采用的阻尼值，并对今后试验的相关问题和阻尼识别方法提出建议。

目录

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第1章绪论

1.1引言

1.2阻尼的机理

1.3阻尼的研究及发展状况

1.4参数识别的研究及发展状况

1.5本课题的提出及本课题要解决的问题

第2章振动信号的处理

2.1引言

2.2频谱扩展与泄露

2.3平均技术

2.4噪声对频响函数估算形式的影响

2.5动态测试后处理综述

第3章频域法阻尼识别程序编制

3.1单自由度体系的传递函数和频响函数

3.2多自由度体系的传递函数和频响函数

3.3模拟地震振动台试验结构频响函数的理论推导

3.4传递函数和频响函数的物理意义

3.5半功率带宽法

3.6非线性加权最小二乘法

3.6.1以振动台试验频响函数为基础的最小二乘法

3.6.2程序流程图及源程序

3.7有理分式多项式法

3.7.1以振动台试验频响函数为基础的有理分式法

3.7.2程序流程图及源程序

第4章时域法阻尼识别程序编制

4.1随机减量原理

4.1.1单自由厦系统的随机减量技术

4.1.2多自由度系统的随机减量技术

4.2 ARMA

4.2.1基本理论

4.2.2程序流程图及源程序

第5章轻木混凝土混合结构的阻尼识别

5.1试验概述

5.2识别过程概述

5.3第一阶段试验模型3(1：4)识别结果

5.4第二阶段试验模型4(1：8)识别结果

5.5第三阶段试验模型6(1：12)识别结果

5.6第四阶段试验模型2(1：4)识别结果

5.7第五阶段试验模型1(1：2)识别结果

5.8对各种识别结果的讨论

5.8.1窗函数选择对频响函数影响

5.8.2平均技术对频响函数影响

5.8.3噪声对频响函数的影响

5.8.4不同测点功率谱的平均

5.8.5各种识别方法的精度

5.8.6不同刚度比对结构的影响

第6章结论与建议

致谢

参考文献

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果