一种用于工程结构柔度识别的物理模态提取方法技术

本发明专利技术属于工程结构检测数据分析技术领域，提供了一种用于工程结构柔度识别的物理模态提取方法。本发明专利技术通过确定‑随机子空间识别方法从不同阶次的状态空间模型中计算基本模态参数和模态缩放系数。随后，将相对缩放系数容差作为一种新的模态指标加入到经典稳定图中，从而获得更加清晰的稳定图。利用单阶频响函数与实测频响函数计算单阶模态频域相似性指标判断选择的稳定轴是否正确。然后，利用低阶叠加频响函数与实测频响函数计算多阶模态频域相似性指标，进一步在各稳定轴中确定物理模态。最后，利用识别的模态参数计算柔度矩阵，并达到预测结构在任意静载荷作用下位移的目的。

A physical modal extraction method for flexibility identification of engineering structures

【技术实现步骤摘要】
一种用于工程结构柔度识别的物理模态提取方法
本专利技术属于工程结构检测数据分析
，涉及工程结构柔度识别的物理模态提取方法。
技术介绍
基于结构振动信息的结构健康监测技术在土木工程中得到了广泛的关注，被认为是提高工程结构安全性、实现结构长寿命和可持续管理的最有效途径之一。近几十年来，工程技术人员越来越重视中小跨径桥梁的快速测试方法，例如冲击振动测试等。除了获得桥梁的基本模态参数(频率、阻尼、振型)外，还可以通过动力测试得到结构的模态缩放系数，从而得到结构的深层次参数(柔度)。确定-随机子空间识别算法(DSI)是识别模态参数有效方法之一。然而，在子空间识别过程中，由于系统阶次的过估计和噪声干扰，产生了大量的虚假模态。到目前为止，对物理模态的提取已经做了很多相应的研究，提取方法大致可以分为三类。一种是基于指标阈值的物理模态和虚假模态区分方法。Scionti和Deraemaeker等人利用模型约简理论改进了子空间识别算法中的极点选择过程。二是通过改进识别算法，得到更清晰的稳定图，从而提取物理模态；QuCX等人通过固定奇异值矩阵的阶次，逐渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于工程结构柔度识别的物理模态提取方法，其特征在于，步骤如下：/n第一步，采集输入输出数据，并计算不同阶次下的模态参数/n采集结构的激励信息和响应信息，并以如下方式构建汉克尔矩阵：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于工程结构柔度识别的物理模态提取方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，采集输入输出数据，并计算不同阶次下的模态参数
采集结构的激励信息和响应信息，并以如下方式构建汉克尔矩阵：



式中，U0|v-1和Uv|2v-1是将矩阵U0|2v-1划分成的上下两个部分；U0|2v-1、U0|v-1和Uv|2v-1的下角标表示汉克尔矩阵的第一列的第一个元素和最后一个元素的下角标；uv为第v时刻的输入向量；以同样的方式构建输出数据的汉克尔矩阵Y0|2v-1；
利用构建的汉克尔矩阵计算投影矩阵Ov：



对投影矩阵进行奇异值分解：



式中，S1为奇异值矩阵；U1和V1为酉矩阵；权重矩阵W1和W2按如下方式定义：W1为满秩矩阵，W2满足：



计算阶次k从2开始，依次增加2，直到最大计算阶次nmax；使奇异值矩阵S1的行数和列数等于设定的计算阶次并利用确定-随机子空间识别算法计算各阶次k所对应的频率阻尼振型和模态缩放系数其中，角标表示在计算阶次k下的第i个模态；
第二步，利用改进的稳定图初步剔除虚假模态
首先利用传统稳定图方法获得初始的稳定点，随后计算相对缩放系数差：



式中，计算阶次k下的第i个模态缩放系数和计算阶次k下的第j个模态缩放系数之间的相对差；α是模态缩放系数的调整系数；



式中，||·||2表示向量的2范数；
相对缩放系数差作为一种新的模态指标加入到传统稳定图的相对容差限制中，使获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊廷华，薛铭圣，曲春绪，李宏男，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21