为了研究响应谱估计误差及其传递对振动响应功率谱密度传递比(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)估计的影响,基于摄动理论和统计矩定义,推导了两个变量比例函数的均值和方差近似表达式;将响应谱估计统计矩代入,可以推导出...为了研究响应谱估计误差及其传递对振动响应功率谱密度传递比(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)估计的影响,基于摄动理论和统计矩定义,推导了两个变量比例函数的均值和方差近似表达式;将响应谱估计统计矩代入,可以推导出由响应相干函数、谱估计中信号平均分段数,近似表征的PSDT估计幅值的均值和方差解析公式.基于此,揭示了共振频率处PSDT估计幅值误差规律,并实现了模态振型幅值的精度度量.研究发现,共振频率处PSDT幅值方差存在极小值,且变异系数小于相关响应谱.通过数值框架数据验证了文中误差公式的准确性.此外,还研究了参考响应的选择、响应时长、窗函数类型对PSDT和模态振型估计的影响.结果表明,以PSDT两组响应作为参考响应,能得到较好PSDT和模态分析结果;同时模态振型估计标准差随测试数据时长的增加,也随之降低至一定水平.展开更多
为实现基于振动传递比函数的工作模态分析方法能够在任一荷载工况下识别结构模态参数,引入参考响应思路,构建响应功率谱传递比(Power Spectral Density Transmissibility, PSDT)函数。首先利用比例函数的极限定理,揭示PSDT在系统极点处...为实现基于振动传递比函数的工作模态分析方法能够在任一荷载工况下识别结构模态参数,引入参考响应思路,构建响应功率谱传递比(Power Spectral Density Transmissibility, PSDT)函数。首先利用比例函数的极限定理,揭示PSDT在系统极点处的重要特性,进而根据这一特性建立PSDT驱动的峰值法;同时为解决传统传递比方法无法识别结构阻尼的问题,建立基于PSDT驱动的最小二乘复频域法(LSCF),通过参数化拟合思路识别频率、振型和阻尼比,并运用稳定图辅助剔除虚假模态。通过10层剪切型框架结构数值算例,对比研究外部激励性质对PSDT法及传统频域法(峰值法、频域分解法)识别结果的影响。最后,运用PSDT法对环境激励下的人行桥进行工作模态分析,并与传统响应传递比方法及随机子空间法(SSI)结果进行对比。研究结果表明:在同一工况下不同参考响应的PSDT函数在系统极点与外部激励性质无关,且等价于振型比值;PSDT法相比于传统频域法对外部激励具有更为良好的鲁棒性,能够降低识别谐波激励引起的虚假模态的风险;不同于传统响应传递比方法,在任一工况下基于PSDT法能够识别人行桥的包括阻尼比在内的工作模态参数,并产生更为清晰的峰值和稳定图,具有更好的可操作性;该方法识别结果与SSI结果吻合较好,验证了其在任一荷载工况下分析实际桥梁结构工作模态特性的可行性。展开更多
功率谱密度传递率(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)是一种描述系统响应的功率谱之间关系的(复)频域函数,主要被用于作为运行模态分析的初始数据。与传统的方法不同,基于PSDT的运行模态分析具有不受激励中有色成分影响的...功率谱密度传递率(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)是一种描述系统响应的功率谱之间关系的(复)频域函数,主要被用于作为运行模态分析的初始数据。与传统的方法不同,基于PSDT的运行模态分析具有不受激励中有色成分影响的特点,因此具有广阔的发展和应用前景。然而,现有的对PSDT的研究基本上集中于应用层面,关于PSDT的概念、性质等基础问题的讨论非常少见。从系统的角度出发,深入地讨论了PSDT与模态参数和激励中有色成分的关系,分析了不同荷载条件下能够对PSDT产生影响的因素,探究了PSDT作为运行模态分析的初始数据的作用原理。数值和实验验证的结果证明了所得到的结论的正确性。展开更多
选取一个应变响应测点作为参考点,定义了响应应变功率谱密度传递比(Strain Power Spectrum Density Transmissibility,SPSDT),从理论上证明了SPSDT在系统的极点处为应变振型系数之比。利用这一性质,选取一系列不同的参考点构造响应应变...选取一个应变响应测点作为参考点,定义了响应应变功率谱密度传递比(Strain Power Spectrum Density Transmissibility,SPSDT),从理论上证明了SPSDT在系统的极点处为应变振型系数之比。利用这一性质,选取一系列不同的参考点构造响应应变功率谱密度传递比矩阵,在系统的极点处对该矩阵进行奇异值分解,分解所得左奇异矩阵的第一列向量即为应变振型,从而实现结构工作应变模态参数的识别。与传统的工作模态分析方法相比,SPSDT方法不需要对激励做白噪声假定,不需要多种激励类型,仅在一种激励下即可识别出结构的工作应变模态参数。通过数值模拟算例和实验室模型试验验证了所提出方法的有效性,并与传统的频域分解法和随机子空间识别方法进行了比较,验证了所提出方法是有效的。最后分析了采样时长对识别结果的影响,结果表明该方法仅用1min时长数据即可达到稳定的识别精度,具有较好的鲁棒性。展开更多
文摘为了研究响应谱估计误差及其传递对振动响应功率谱密度传递比(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)估计的影响,基于摄动理论和统计矩定义,推导了两个变量比例函数的均值和方差近似表达式;将响应谱估计统计矩代入,可以推导出由响应相干函数、谱估计中信号平均分段数,近似表征的PSDT估计幅值的均值和方差解析公式.基于此,揭示了共振频率处PSDT估计幅值误差规律,并实现了模态振型幅值的精度度量.研究发现,共振频率处PSDT幅值方差存在极小值,且变异系数小于相关响应谱.通过数值框架数据验证了文中误差公式的准确性.此外,还研究了参考响应的选择、响应时长、窗函数类型对PSDT和模态振型估计的影响.结果表明,以PSDT两组响应作为参考响应,能得到较好PSDT和模态分析结果;同时模态振型估计标准差随测试数据时长的增加,也随之降低至一定水平.
文摘为实现基于振动传递比函数的工作模态分析方法能够在任一荷载工况下识别结构模态参数,引入参考响应思路,构建响应功率谱传递比(Power Spectral Density Transmissibility, PSDT)函数。首先利用比例函数的极限定理,揭示PSDT在系统极点处的重要特性,进而根据这一特性建立PSDT驱动的峰值法;同时为解决传统传递比方法无法识别结构阻尼的问题,建立基于PSDT驱动的最小二乘复频域法(LSCF),通过参数化拟合思路识别频率、振型和阻尼比,并运用稳定图辅助剔除虚假模态。通过10层剪切型框架结构数值算例,对比研究外部激励性质对PSDT法及传统频域法(峰值法、频域分解法)识别结果的影响。最后,运用PSDT法对环境激励下的人行桥进行工作模态分析,并与传统响应传递比方法及随机子空间法(SSI)结果进行对比。研究结果表明:在同一工况下不同参考响应的PSDT函数在系统极点与外部激励性质无关,且等价于振型比值;PSDT法相比于传统频域法对外部激励具有更为良好的鲁棒性,能够降低识别谐波激励引起的虚假模态的风险;不同于传统响应传递比方法,在任一工况下基于PSDT法能够识别人行桥的包括阻尼比在内的工作模态参数,并产生更为清晰的峰值和稳定图,具有更好的可操作性;该方法识别结果与SSI结果吻合较好,验证了其在任一荷载工况下分析实际桥梁结构工作模态特性的可行性。
文摘功率谱密度传递率(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)是一种描述系统响应的功率谱之间关系的(复)频域函数,主要被用于作为运行模态分析的初始数据。与传统的方法不同,基于PSDT的运行模态分析具有不受激励中有色成分影响的特点,因此具有广阔的发展和应用前景。然而,现有的对PSDT的研究基本上集中于应用层面,关于PSDT的概念、性质等基础问题的讨论非常少见。从系统的角度出发,深入地讨论了PSDT与模态参数和激励中有色成分的关系,分析了不同荷载条件下能够对PSDT产生影响的因素,探究了PSDT作为运行模态分析的初始数据的作用原理。数值和实验验证的结果证明了所得到的结论的正确性。
文摘选取一个应变响应测点作为参考点,定义了响应应变功率谱密度传递比(Strain Power Spectrum Density Transmissibility,SPSDT),从理论上证明了SPSDT在系统的极点处为应变振型系数之比。利用这一性质,选取一系列不同的参考点构造响应应变功率谱密度传递比矩阵,在系统的极点处对该矩阵进行奇异值分解,分解所得左奇异矩阵的第一列向量即为应变振型,从而实现结构工作应变模态参数的识别。与传统的工作模态分析方法相比,SPSDT方法不需要对激励做白噪声假定,不需要多种激励类型,仅在一种激励下即可识别出结构的工作应变模态参数。通过数值模拟算例和实验室模型试验验证了所提出方法的有效性,并与传统的频域分解法和随机子空间识别方法进行了比较,验证了所提出方法是有效的。最后分析了采样时长对识别结果的影响,结果表明该方法仅用1min时长数据即可达到稳定的识别精度,具有较好的鲁棒性。
