基于PolyMax模态参数识别法的轴装式制动盘模态试验

针对结构复杂的轴装式制动盘模态参数无法采用有限元法快速准确识别的问题,基于PolyMax模态参数识别原理,搭建制动盘模态试验系统;采用锤击法进行轴装式制动盘的模态试验,运用PolyMax法对采集的频响函数数据进行模态参数识别,提取制动盘前10阶模态、阻尼和振型参数,分析制动盘的模态特性和传感器附加质量对制动盘模态频率的影响。结果表明:传感器附加质量对制动盘结构模态频率无影响;制动盘振动模态形式主要有周向模态、径向模态和混合模态3种类型,在频率1 627 Hz附近存在频率几乎一致的重根模态,模态复杂性比较低,近似为实模态振型,满足循环对称结构的典型模态振型特征;PolyMax模态参数识别法能快速准确地识别轴装式制动盘的模态参数,可为制动盘动力学特性分析和结构优化设计提供基础。     

基于解析模式分解和随机减量技术的桥梁模态参数识别

大跨异型桥梁模态振型耦合严重,环境振动响应频率分布密集,直接利用随机减量技术(RDT)处理这类结构环境振动响应信号时,难以从随机减量信号中识别多模态的参数。由于解析模式分解(AMD)能有效将模态密集分布的振动信号分解为一系列单模态子信号,故结合解析模式分解和随机减量技术开展大跨异型桥梁模态参数识别研究。首先,对环境振动响应信号进行解析模式分解,获得一系列单模态子信号;然后,对每个子信号进行随机减量技术处理,提取随机减量信号,克服随机减量技术处理多模态信号的缺陷;最后,采用最小二乘法按照单自由度系统自由振动函数从随机减量信号中识别模态频率和阻尼比。通过三自由度振动系统仿真分析,研究该方法的可行性,分析随机减量技术参数对模态参数识别结果的影响。采用该方法识别了一座大跨曲线主梁人行拱桥的前4阶模态的频率和阻尼比,并与随机子空间法识别结果进行对比。结果结果表明：该方法可从多模态环境振动响应中有效识别结构的频率和阻尼比;阈值常数取1.5倍信号的均方根值、随机减量信号长度取10倍模态周期能更准确地识别固有频率和阻尼比。本文提出的方法能有效识别真实结构的模态参数,识别的前3阶竖弯模态阻尼比约0.45...     

大跨度高速铁路桥梁模态参数频域识别方法研究与应用

对(128+3×180+128)m的大跨度加劲悬索连续钢桁梁采用峰值拾取法和频域分解法进行模态参数识别,并与有限元分析结果进行对比。结果表明:大桥一阶识别自振频率分别为1.241 Hz和1.243 Hz,与有限元计算结果 1.240 Hz相差极小,阻尼比和振型识别结果可靠;2种频域模态参数识别方法满足在工程中应用的精度要求。使用振型因子α评价振型的识别精度时,适当降低α可以提高振型识别精度;提高频率分辨率可以提高阻尼比识别精度。     

基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别研究

提出一种基于连续跳车激振的大跨度桥梁阻尼识别的强迫振动法。该方法利用"共振"原理,让车辆以合适速度连续驶越障碍物使主梁经受与桥梁某阶频率相同的周期性脉冲荷载,使桥梁产生较大振幅的振动,从而增强测试信号的信噪比。给出基于连续跳车激振的结构阻尼比识别的基本理论,并以一大跨度悬索桥为例进行动力学仿真。复模态分析表明,当车辆固有频率是桥梁某阶受测模态频率的5倍以上时,车辆振动对受测模态阻尼比影响很小。采用连续跳车激励,当相邻障碍物的间隔△x与行车速度V和受测模态的固有周期T之间满足△x=VT,可以激振起桥梁大幅振动。当噪信比较小时,可以较准确地识别1阶反对称模态阻尼比;随着信噪比的降低,阻尼比识别结果精度有所降低。     

采用锤击法对24m预应力混凝土梁的模态试验分析

采用余振法和环境激励法分析桥梁的横向自振频率,很多情况下由于脉动信号的不可控制性而导致试验结果分析较困难,而采用锤击法对桥梁进行激励的模态试验,可以得到较理想的试验结果,能更好了解梁的振动状态,判定结构刚度。通过对大秦线300号桥一孔跨度24 m的预应力混凝土梁的模态测试,分析梁的振型及横向自振频率。     

高速列车车体与动力包设备耦合振动分析

为研究车体与动力包结构耦合振动特性,计算车体固有模态以及低阶振型,建立了包含车下吊挂动力包的城轨车辆刚柔耦合振动模型,优化分析了动力包结构吊挂参数对车体振动特性的影响。计算结果表明:车体一阶弯曲频率对车辆垂向性能的影响要大于二阶弯曲频率。将动力包的振动以周期激励形式输入模型,当激振频率达到9.5 Hz和16.5 Hz时分别与车体的一阶和二阶弯曲频率相叠加,在此频率下车体的平稳性指标迅速恶化,因此在车辆设计过程中应尽量避免发生该频率下共振。     

车桥耦合作用下简支钢梁桥时变动力特性试验研究

为研究车-桥耦合作用下简支钢梁桥动力特性的时变规律,设计弹簧小车-简支钢梁桥模型试验,通过一系列静载与动载测试工况,利用监测的振动响应数据,得到不同车体质量、运行速度下简支钢梁桥的跨中动挠度、动力放大系数等参数的变化情况;并对简支钢梁桥在环境激励、跑车激励下的模态参数进行识别,分析其时变规律.试验结果表明:无论是跑车激励工况还是基于短时时不变工况,简支钢梁桥的跨中动挠度、动力放大系数分别随着车重、速度增加而增大;简支钢梁桥的一阶频率成半正弦时程性变化,频率最大下降53％;车辆作用下简支钢梁桥阻尼比无明显规律性变化,但变化值都比环境激励下简支钢梁桥的值要大.     

铁路简支梁桥减隔震支座设计参数的优化研究

运用结构最优化理论建立了考虑地震时车辆运行安全性的铁路简支梁桥减隔震体系优化设计模型,采用ANSYS中的一阶优化方法,在优化过程中考虑结构Rayleigh阻尼系数的变化对减隔震体系的影响及土和基础的相互作用,实现了对铅芯橡胶支座动力设计参数的优化设计.通过计算分析,得出了铅芯橡胶支座动力参数对桥梁地震响应的影响规律：在应用LRB对不同场地条件下的铁路简支梁桥进行减隔震设计时,屈服后刚度与屈服前刚度比α对结构地震响应有重要影响.因此,可以采用改变屈服后刚度与屈服前刚度比α的简化设计方法,满足桥梁地震响应的要求.为了提高系统的优化效率,在进行减隔震支座优化时,行车安全性的约束可以在优化过程外考虑,即在支座参数优化解确定后,再进行车辆地震输入谱密度强度SI值的验算.     

经验小波变换在桥梁模态参数识别中的应用

针对桥梁结构模态密集、测试信号噪声强度高等特点,为在时频域内识别桥梁结构的模态参数,引入最新的经验小波变换,提出了一种基于经验小波变换的桥梁结构模态参数识别方法,以仿真信号验证了该方法在信号分解上的有效性。结合某曲线斜拉桥模型试验动力测试数据,识别了该模型桥梁前六阶竖向自振频率和前四阶横向自振频率,结果表明:该方法能对桥梁测试信号有效分解,各分量之间不存在模态混叠,并能正确识别出桥梁结构的模态参数,为该领域的研究提供了新思路。     

激振和循环加载下浮置板轨道动力参数试验研究

在浮置板轨道结构的设计、施工、使用中,需要通过试验测试其动力参数.通过对钢弹簧浮置板轨道结构进行激振测试和循环加载测试,得到了不同试验方法下浮置板轨道结构的自振频率、刚度和阻尼比等动力参数,并分析了不同试验方法的适用性.结果 表明:循环加载的低频动刚度与逐级加载的静刚度一致性较好;锤击和落轴的激振荷载均可准确地测得浮置...     

基于EMD和随机减量技术的大型桥梁模态参数识别

结合南京长江大桥结构健康监测信号,提出将经验模态分解(EMD)与随机减量技术(RDT)相结合进行结构模态参数识别的方法。对于环境随机激励,经EMD分解后的结构模态响应,实际上由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应2部分组成,可应用RDT得到对应模态的自由振动响应,从而识别结构的频率及阻尼。通过与有限元及谱分析结果相比较,证明了将EMD与RDT相结合的方法识别非平稳振动信号模态参数的有效性和合理性,适合于大型桥梁结构的模态参数识别。     

车轮滚动及轨道板激励与车辆固有频率匹配分析

为研究车轮滚动及轨道板激励与车辆固有频率匹配关系,首先对某动车车体进行静态台架模态试验,识别车体固有模态参数;然后在某线路上测试车体振动加速度,识别车体在各互功率谱峰值处ODS变形。通过理论计算车轮滚动频率与某高阶变形频率接近,该频率下车体变形为车轮滚动激励所导致;在速度250km/h,轨道板激励频率与车体1阶垂弯频率接近,车体1阶垂弯变形被轨道板激励频率激发,车体能量较大,垂弯振动较为剧烈,车体中部和转向架上方地板振动较大。轨道板激励导致车体强迫共振。     

基于扩展卡尔曼滤波和初等变换的结构参数和荷载识别研究

扩展卡尔曼滤波(extend Kalman filter,EKF)是一种能有效识别结构参数的时域方法,但经典的EKF需要已知外激励信息。在实际工程中,由于受各种条件限制,往往难以有效获取作用于结构的外激励信息,这大大限制了此类EKF算法的工程应用。为克服这一局限性,提出一种基于EKF的未知激励下的结构参数识别方法。通过初等行变换矩阵,变换观测方程,消除未知外激励在观测方程中的影响。利用状态方程获取先验估计,并基于变换后的观测方程,进一步获取结构状态的后验估计,从而实现结构参数的有效识别。同时,基于当前时间步的系统状态和观测信息,识别作用于结构的未知外激励。通过剪切框架结构模型和平面桁架2个数值算例,验证该方法的有效性。此外,通过进一步识别未知激励作用下含有Dahl模型的非线性结构,验证该方法在非线性系统参数识别中的可行性。研究结果表明,在考虑部分响应观测和噪声影响下,该方法能有效地对线性和非线性结构的参数及未知外激励进行识别。     

中低速磁浮交通轨排连接性能对轨道动力响应的影响

中低速磁浮交通轨道结构振动直接影响着行车安全。以中低速磁浮轨排-桥梁结构为研究对象,通过锤击模态试验、有限元理论模拟等方法分析螺栓连接性能对轨道动力响应的影响。研究表明:锚固螺栓在正常工况下,F轨的竖向自振频率集中在60~100 Hz,谐响应频率在80 Hz以上;锚固螺栓的松动导致F轨自振频率大幅降低,谐响应频率明显降低;在列车荷载作用下轨排振动大幅提高。锚固螺栓松动改变了轨排的振动传递性,直接影响悬浮控制系统的调节过程,容易引发异常共振。     

梯形轨道系统动力特性及减振效果试验研究

采用锤击法,对梯形轨道系统(简称梯轨)进行动力特性试验。利用变时基传递函数细化分析方法,解决力信号时域波形精度与加速度信号频率分辨率之间的矛盾,提高低频脉冲频响分析精度。根据锤头材料的锤击特性和试验研究的频率范围,分别选择尼龙和钢制锤头进行梯轨模态和减振特性试验研究。结果表明:梯轨的低阶模态分布比较密集,基频为48.6Hz,前3阶模态的阻尼比较高,1阶阻尼比最大,达到6.64%;梯轨的工作频率约为50Hz,在梯轨工作频率之上1/3倍频程中心频率处,传递损失不随锤击力的大小而变化,梯轨的振动衰减系数为常数;梯轨具有较高的减振作用,在0～1000Hz频段传递损失在45dB左右。     

预应力混凝土简支T形梁桥的动载试验研究

通过动载试验可以准确了解加固之后桥梁结构的工作状态。本文以甘肃S202线一座桥的动载试验为例,测试了该桥梁的一阶竖向自振频率、动挠度等参数,计算分析了结构的阻尼比、动力冲击系数。结果表明:结构一阶竖向自振频率的理论值与实测值相符合,且自振频率较大,结构在竖向具有较大的刚度;跑车工况下车速与动挠度成反比,跳车工况下恰好相反;结构的动力冲击系数较为集中稳定,结果满足规范要求。     

环境随机激励下高速客车的工作模态分析

根据线性系统在环境激励下各输出点响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相类似的数学表达式,得出了互相关函数理论可同多种经典时域模态分析方法(如:多参考点LSCE法)相结合进行环境激励下模态参数识别的方法。在试验台上以白噪声激励模拟环境激励,对新试制的300km/h高速铰接式试验客车进行了工作状态下的模态试验和分析,并与传统的模态识别法(FRF)进行了对比和分析。试验结果显示,二种方法对模态频率和阻尼比的识别误差分别不超过5.4%和9.9%。这表明,利用环境激励法进行系统工作状态下的模态参数识别是行之有效的,该法可推广应用于在实际线路上运行的各类车辆的模态试验和分析。     

高速列车比例车体侧墙试验模态分析

根据线性系统的试验模态分析(EMA)理论、SIMO分析方法、多参考点模态测试原理,针对1:8比例车体进行侧墙试验模态测试以及模态参数的辨识。根据比例车体外形尺寸,建立试验测试模型;进行传感器的布置并设置模态测试参数;利用锤击法及DHDAS软件系统进行数据采集及分析后处理;利用Polylscf模态提取法,得到比例车体侧墙的前四阶弹性模态参数和对应的阵型。结果表明:该型比例车体侧墙一阶模态为61.6 Hz、二阶模态为120 Hz、三阶模态为125.5 Hz、四阶模态为139 Hz。通过比较不同输入激励类型,比例车体一阶模态对于激励施加位置不敏感,侧墙激励下的二阶、三阶和四阶幅值大于顶板激励幅值,最大相差5.132 m/s2/N,模态响应幅值对于激励施加位置很敏感。信号频谱成分与模态频率一致,证实了试验结果的正确性。     

地铁交通引起环境振动传递特性试验研究

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动特性是一个亟待解决的难题;通过实验室锤击激励试验和数值模拟试验,对不同振源特性下隧道-地层-建筑物振动传播体系的传递特性进行研究。结果表明:隧道-地层/建筑物体系的传递率函数是传递系统的固有特性,与振源的幅值大小、幅频特性等因素无关;可以采用多点锤击激励激起的隧道-地层体系的传递率函数代替地铁列车运行引起的隧道-地层体系的传递率函数;基于锤击激励试验的地铁环境振动响应传递率函数预测方法可以实现时域和频域内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应。     

基于GA-PS的轨道橡胶隔振器滞回模型参数识别

针对一种新型可便捷检修和更换的浮置板用隔振器中的橡胶结构元件进行力学性能试验,得到了不同幅值和频率激励下位移-力滞回特性曲线。采用一种半物理模型Bouc-Wen模型来模拟橡胶滞回特性,利用一种新型的参数识别方法 GA-PS法对模型中的未知参数进行识别,得到了可以很好模拟橡胶滞回特性的数学模型,并进行了验证。结果表明:不同的幅值和频率激励下,Bouc-Wen模型的仿真滞回曲线和实验测量滞回曲线吻合良好,验证了GA-PS识别方法在橡胶隔振器参数识别中的有效性与准确性。这种参数识别方法可以精确地识别出可以模拟橡胶特性的滞回曲线的参数,为模型的后续应用打下了基础。