运行模态分析技术在桥梁状态评估中的应用

在输出功率谱的基础上建立了桥梁运行模态分析方法——频域分解法。该方法利用来往车辆激励的响应测量数据,进行无偏功率谱分析,然后对响应谱矩阵进行奇异值分解来识别桥梁的模态参数。该方法保留了传统频域法快速简便的特点,还可以解决传统频域法不能识别近频和重频模态的问题。通过实桥测试,证明该方法可用于桥梁承载力和使用状况评估。     

基于特征正交分解的桥梁风场模拟

推导出了随机过程特征正交分解计算公式.为提高原型谱表示法的计算速度,将特征正交分解的强形式,即基于功率谱矩阵的随机过程特征正交分解(SPT)引入到谱表示法中,代替原有的对功率谱矩阵的Cho lesky分解,并给出了实用的模拟公式.该算法可用FFT加速.结合模态截断技术,POD的引进可节省谱表示法模拟的计算量.通过算例,定义了风的吹动模态,说明了风场SPT的明确的物理意义,同时模拟方法的有效性亦得到验证.     

一种声呐仿真系统设计中的舰船辐射噪声仿真方法研究

结合线性预测技术,以AR模型拟合指定功率谱的方法,介绍了基于TMS320LF2407A实现舰船辐射噪声实时仿真的方法,并对仿真结果进行了分析说明.实践证明,对舰船辐射噪声的仿真是成功的.该仿真方法具有计算过程简单,仿真精度高的特点,更适合于工程应用.     

海洋环境噪声预报与仿真方法研究

基于Harrison提出的理论,推导了风成噪声场的空间相关函数、垂直指向性函数以及噪声强度表达式,进行了实例仿真计算和结果分析.利用该方法得到特定环境和深度上噪声功率谱密度,设计相应的AR滤波器,进行了噪声时间序列的仿真.结果表明,这一模型能够快速有效地预报海洋环境噪声场,以及进行特定海洋环境和接收器深度下的噪声时间序列仿真.     

基于非高斯AR模型微弱信号双谱分析

采用高阶谱分析方法,基于非高斯AR参数模型对舰船微弱水声信号进行双谱分析.讨论了双谱和目标信号建模的相关概念;对实验数据进行高、低信噪比信号检测效果比较以及双谱与周期图功率谱的比较分析.分析结果表明,利用非高斯AR模型双谱技术分析水声微弱信号是一种新的有效方法,能够显著提高检测微弱信号的能力.     

城市轨道交通轨道不平顺谱分析

以上海域市轨道交通的轨道不平顺检测数据为样本,对城市轨道交通轨道不平顺的特征进行分析.首先,利用轨道不平顺变化率法和经验模态分解法对检测数据进行预处理,有效消除轨距和轨向不平顺检测数据的异常值和非线性趋势线,其次,对检测数据进行功率谱密度分析,并与美国6级轨道谱、德国铁路高低干扰谱和中国提速干线7参数谱进行比较,结果表...     

基于工作模态参数辨识的水下复杂结构模态分析方法

针对传统实验方法很难对水下复杂结构进行模态分析,提出了工作模态参数辨识与有限元计算相结合的模态分析方法.对工作状态下的测点振动响应信号进行EMD分解,用时域峰值序列法进行模态参数辨识,辨识出的模态参数与计算模态结果进行匹配,以指导修正有限元模型,计算得到完整的模态参数.为解决EMD分解出现的模态混叠,提出先对信号进行小波包分解预处理的 方法.双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究结果表明,该方法现实可行,能有效辨识出比较完整的模态参数.     

实时水中目标辐射噪声仿真技术研究

水中目标辐射噪声主要包括平滑连续谱和线谱2部分,对平滑连续谱建立的功率谱数学模型,可以按照需求确定模型参数,通过Levinson算法递推出AR模型参数.对线谱的主要来源进行了分析,推导了线谱的简要模型,并考虑了多普勒效应.给出了水中目标噪声的简要仿真模型,并提出一种在微机平台上利用DirectSound接口,使用普通声卡对辐射噪声进行播放的方法,利用信号量方法解决了实时无间断播放的问题,可用于声呐员训练和航行模拟系统的听觉仿真.     

蒙特卡罗法在桥梁损伤识别中的应用

以桥梁结构损伤识别为研究对象,采用模态应变能损伤识别与蒙特卡罗法相结合的方法,讨论了测试噪声对桥梁结构损伤定位的影响。在分析过程中对模态的阶数、单损伤、多损伤及损伤部位等进行了研究,依据噪声影响下的模态应变能变化率定位结构损伤。以某连续梁桥为例验证了方法的有效性,利用蒙特卡罗法进行了1万次的计算,得到在不同损伤程度、不同损伤位置随测试噪声水平变化的识别率。研究结果表明,损伤识别率更能表征损伤识别方法,且符合工程实际需要。     

合武客专无砟轨道曲线段不平顺谱分析

以合武客运专线动检车实测轨道不平顺数据为统计样本,采用轨道不平顺变化率和线性插值方法以及经验模态分解法对轨道不平顺异常值和趋势项进行处理,并运用经典周期图法对统计样本进行空间谱估计,同时采用最小二乘法对轨道不平顺功率谱进行拟合。研究结果表明,不平顺功率谱谱线普遍低于美国6级谱,在长波波段能量较低,但存在周期性成分,同时温度力对无缝线路影响显著。缓和曲线与圆曲线的分析结果都表明内轨平顺状况优于外轨。     

基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法

针对实测道路功率谱密度频率结构不同与汽车行驶速度变化引起的非平稳问题, 分析了现有路面不平度模型的准确性, 提出了一种基于调制白噪声与查表法的非平稳路面不平度建模方法; 结合白噪声生成方法和离散功率谱密度的计算公式, 推导出了能够确保路面不平度计算功率谱与设计功率谱完全吻合的Band-Limited White Noise模块参数设定方法; 通过不同设定值组合的白噪声功率谱密度与路面不平度功率谱密度计算结果对比, 验证了所提出的Band-Limited White Noise模块参数设定值的准确性; 为解决频率指数不等于2的空间域内非平稳路面不平度建模问题, 提出了由1个基准项和若干个精度校正项组成, 且调制传递函数模的平方逼近具有任意频率指数的道路功率谱表达式; 为获取考虑车速变化影响的频率时变的时域内非平稳路面不平度输入模型, 基于空间路面不平度固定不变的原理, 提出了利用查表法, 获得变车速工况下时域内非平稳路面不平度; 通过空间域内非平稳路面不平度建模及考虑车速变化的非平稳路面不平度建模应用, 验证了所提建模方法的优越性。研究结果表明: 使用基于调制白噪声的非平稳路面不平度建模方法构建的空间域路面不平度功率谱曲线, 与应用实例中的设计目标曲线吻合良好, 且结合查表法可以有效地解决时变车速带来的时域内非平稳路面不平度建模问题。      

环境激励下钢筋混凝土拱桥模态参数识别

为正确选择模态参数识别方法,对某钢筋混凝土拱桥进行了环境振动试验,采用频域、时域和时频分析方法——峰值拾取法(PP)、随机子空间识别(SSI)以及基于经验模态分解(EMD)和随机减量技术(RDT)的方法——识别其模态参数;比较了3种模态参数识别方法的特点和识别结果,并与有限元法计算结果进行了比较.研究结果表明:峰值拾取法的识别速度快,识别的频率较可靠,但识别过程需要较多人工干预;随机子空间识别的理论体系完备,适合程序实现,识别过程能较好地抵消测试过程中噪声等的影响;由于模态混叠的影响,EMD-RDT识别结果具有一定随机性.     

汽车道路随机不平顺的时序模型重构

汽车道路时域模型是基础性道路数据库的主体部分．基于道路频域统计数字特征或基于道路测量数据序列，用时间序列方法建立道路时域模型是一种有效且普适的时域道路建模方法．在对道路描述特征进行分析的基础上．给出了标准道路在指定功率谱密度下和非标道路在实测子样数据下两类不同道路模拟的技术路线．对时序道路建模过程、原理和应用进行了分析．得到了道路时域重构的AR和ARMA模型．仿真实例表明了时序道路模型重构的合理性和高效性．     

长自回归谱的快速滤波算法

本文提出一种快速递推滤波算法,用于估计自回归(AR)模型系数。数值试验表明高分辨率的功率谱都是由高阶AR模型构成,高阶范围内有一最佳阶数存在,由于本算法是一种最优滤波算法,对噪声不敏感,小数据量时优于Marple算法,大数据量时优于快速付利叶变换,从文献记载的结果以及我们计算的实例看,有较高的分辨率。从本算法原理还能派生出若干类似算法。     

小波变换在轨道静态功率谱密度获取中的应用

利用小波变换将轨道不平顺信号和所得谱图信号分解到互不重叠的频带上，结合小波阈值处理技术，对小波高频系数进行阈值量化处理，滤掉其中某些频段内的干扰与噪声信号，然后对信号进行重构，从而实现了对信号的去噪和对谱图信号的平滑处理。结果表明，该方法成功地获取了轨道静态功率谱密度，有效提高了轨道静态参数信噪比和轨道静态功率谱密度图的可视性。     

基于回传射线矩阵法和Hilbert-Huang变换简支梁损伤检测

基于回传射线矩阵法和Hilbert-Huang变换,研究了有损伤简支梁桥在方波脉冲荷载作用下速度波的时域、频域和时频响应,桥梁结构的局部损伤用减小横截面面积来模拟.结果表明:在时域里纵波可以判定简支梁桥存在损伤及损伤位置和损伤区域,横波只能判定结构有损伤存在;在频域里,纵波的振幅谱、功率谱只能判定简支梁桥存在损伤,相位谱不能用于结构检测;在时域-频域里,纵波可以清晰、直观的确定简支梁桥存在损伤、损伤位置及损伤区域,对结构的损伤诊断有较好的适用性.     

基于Kameda模型的爆炸地震动时变功率谱拟合

借鉴非平稳地震动研究方法,采用Kameda时变功率谱模型进行爆炸地震动拟合,结合实际爆炸地震动分析了Kameda时变功率谱模型的合理性,通过比较拟合时程与记录时程的加速度、反应谱、强度包线以及累积穿零次数,验证Kameda模型的可行性。研究表明:基于Kameda时变功率谱模型能够实现时频非平稳爆炸地震动的拟合。     

雷达杂波相关功率谱特性的AR模型及其模拟

研究了雷达相关杂波功率谱特性的AR模型及其模拟方法，在现有功率谱估计方法的基础上，提出了具有约束条件的修正LEVISON递推算法，并同时给出了AR模型阶数的估计方法，最后，给出了计算机仿真结果。     

SCLD板模态控制模型及振动控制

为有效抑制薄板在外界激励下的低频振动,对机敏约束层阻尼(SCLD)结构进行了主动振动控制研究.首先,考虑了黏弹性材料随温度与频率变化的阻尼特性,结合GHM阻尼模型建立了耦合系统有限元动力学分析模型;其次,考虑到结构动力学模型自由度庞大,采用物理坐标下自由度动力缩聚和状态方程下复模态截断进行了两次降阶,并通过复模态空间向实模态空间转换,得到了低维实模态控制模型;最后,通过模态实验验证了理论模型,并基于低阶控制模型设计了振动控制器,证明了研究方法的正确性.研究结果表明,采用本文的组合降阶方法可以有效地对SCLD结构进行降阶,对模态控制模型主动控制取得了良好控制效果:在单位阶跃激励下,振动响应衰减时间从0.20 s缩短为0.08 s;在随机白噪声激励作用下,振动响应均方根值降低了39.65%.      

基于改进多尺度排列熵的S700K转辙机故障诊断

基于提速道岔S700K转辙机故障的功率曲线在频域上的多重特征,提出了基于改进多尺度排列熵的多变量支持向量机(structured support vector machine, SSVM)故障诊断方法.首先对S700K转辙机动作功率曲线进行集合经验模态分解和小波分解,获得两类不同时间尺度的模态分量;再利用改进多尺度排列熵计算不同分量的故障特征参数,为了降低计算维度,应用核主元分析理论,在不损失信号重要特征的情况下,取大于95%贡献率的特征值作为故障特征向量;最后,引入基于决策树的SSVM算法,经过小样本训练得到树状最优故障间隔面,从而实现S700K转辙机故障分类.实验结果表明:该方法可有效判定S700K转辙机故障类型,进而提高故障诊断精度和效率.