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民工乙的结构设计博客

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硕士论文-大跨空间钢结构模态参数识别(摘要)  

2011-04-18 21:02:10|  分类: 论文写作 |  标签: |举报 |字号 订阅

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摘 

在2008年北京奥运会的带动下,我国兴建了一大批外形独特、体系复杂的大跨空间钢结构,这些结构通常是人员聚集的大型活动场所,其安全性非常重要。为了保证这些结构在使用期间的安全性,很多都建立了相应的健康监测系统,采取故障预警措施。模态参数识别是结构健康诊断和损伤评估的重要基础,但由实测数据识别得到的结构模态参数会受到环境因素的影响,需要分析环境因素对识别结果的影响,进而与损伤引起的模态参数改变区分开来。

本文研究了模态参数识别的随机子空间方法,编制了随机子空间法MATLAB程序,给出了系统阶次对随机子空间法识别结果的影响规律。针对随机子空间方法系统阶次难以确定的问题,本文引用奇异熵增量作系统定阶,仿真算例表明该方法有效,可以快速、准确地确定系统阶次。算例证实了随机子空间法能够识别密集模态,可以用于大跨度空间钢结构模态参数识别。

研究了温度对网架结构和网壳结构模态频率的影响。分析表明,网架结构的模态频率与温度负相关,而网壳结构的模态频率与温度正相关,并且网壳结构模态频率对温度更敏感。温度对不同的结构体系模态频率的影响规律不同,不同结构体系模态频率的温度敏感性也不同,需要针对具体的结构形式做具体分析。

采用国家游泳中心健康监测系统采集的温度、风速和振动数据,研究了国家游泳中心钢结构模态频率的环境变异性。分析表明,国家游泳中心钢结构竖向模态频率与温度负相关,低阶模态频率变化率大于高阶模态,并呈单调递减趋势。国家游泳中心钢结构竖向模态频率与风速也是负相关,对于风速的影响,高阶模态频率变化率大于低阶模态。温度和风速对国家游泳中心钢结构模态频率的影响不可忽略,甚至会淹没结构轻微损伤造成的频率变化,在大跨空间钢结构的模型修正和损伤识别等研究中宜考虑温度和风速的影响。

关键词: 大跨钢结构;模态参数识别;随机子空间法;系统定阶;模态频率;环境变异性



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