14跨刚架的模态参数识别与模型修正

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基于结构动力特性改变的损伤识别与定位技术是结构健康监测的核心内容,而结构模态参数识别则是这一技术的基础.同时,由于对实际结构建模的各种简化假设、连续体的离散化、甚至工程师经验的差异,分析模型与结构实际模型之间存在差异是十分普遍的.结构模型修正技术则是通过对实际结构的动力测试识别其模态参数,用该模态参数对结构的分析模型进行修正,从而得到一个与实际结构动力特性一致的修正的解析模型.该文针对一个14跨梁式结构的刚架进行了参数识别和模型修正.首先,对14跨刚架结构建立有限元模型,并分析其动力特性;然后,采用计算机模拟结构动力测试得到结构响应,分别应用特征系统实现算法(ERA法)和随机子空间法(SSI法)对结构模态参数进行识别,得到了与分析模型一致的频率和振型,验证了这两种识别方法的模态参数识别能力.进一步,该文利用对该结构多种工况的实际动力测试响应数据,分别采用这两种识别方法识别结构模态参数,识别得到结构的5阶频率和振型;该结果与有限元分析的频率和振型有较大的差异,反映了有限元分析模型对真实结构动力特性计算的误差.为了缩小有限元模型与真实结构在动力特性上的误差,该文利用对试验数据识别得到的频率和振型对有限元模型进行了修正.模型修正方法采用基于灵敏度分析的最小方差法.在模型修正前,对测试复模态进行了实模态提取、自由度扩展等操作,采用误差定位方法确定了待修正参数.最后采用方差最小迭代方法修正了结构质量和刚度矩阵元素,最终使有限元模型与实际结构的频率一致.该文结论部分探讨了结构模态参数识别和模型修正方法及其应用中的一些问题.
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