一种在窄频范围内分析动力信号预测结构变形的方法

摘要

本发明公开了一种在窄频范围内分析动力信号预测结构变形的方法，通过土木结构冲击振动测试观测结构反应动力信号，经傅里叶变换和谱分析后得到结构的频域传递函数；将所述频域传递函数的整个频率空间划分为2-5个连续的狭窄子空间；对各子空间进行模态参数识别；根据模态叠加理论，对各子空间的识别结果进行叠加，计算出结构模态参数并进一步计算出整体的柔度矩阵。本发明首先将整个频域分割为数个窄频区域，然后在每个窄频区域分析实验数据，最后综合各窄频区域的分析结果识别结构的柔度矩阵，从而可预测结构在任何静力荷载下的结构变形。具有计算时间少、预测结果精度高的特点，适用于对各种工程结构，尤其是土木结构的健康诊断与安全评估。

主权项

一种在窄频范围内分析动力信号预测结构变形的方法，其特征在于：方法如下：第一步、通过土木结构冲击振动测试观测结构反应动力信号，经傅里叶变换和谱分析后得到结构的频域传递函数；第二步、将所述频域传递函数的整个频率空间划分为2‑5个连续的狭窄子空间；第三步、对各子空间进行模态参数识别；第四步、根据模态叠加理论，对各子空间的识别结果进行叠加，计算出结构模态参数并进一步计算出整体的柔度矩阵；所述的模态参数识别方法是：J^sθ^s＝0              (1)在公式(1)中，${\theta }^s=\left[\begin{array}{c}{\beta }_1^s\\ .\\ .\\ .\\ {\beta }_{N_o}^s\\ {\alpha }^s\end{array}\right],$n²为一用户定义的参数，其中，θ³包含未知参数，为由测量数据得到的结构频域函数,ω_ka表示频率，J^s由已知的频域传递函数数据组成，未知参数θ^s可由最小二平方方法计算得出，θ^s得出后进行特征值分析可得到结构的频率阻尼系数，振型参与系数和振型，γ，L和各窄频范围内的模态参数得出后进行叠加可得出整体结构的模态参数矩阵，柔度矩阵方程为：$f=H({\omega }_k=0)={\Sigma }_{r=1}^m(\frac{R_r}{-{\gamma }_r}+\frac{R_r^{*}}{-{\gamma }_{\mathrm{ir}}^{*}})---\left(2\right)$其中f为柔度矩阵，为残余项，符号*表示相应变量的共轭复数。