拉索参数识别研究与无线传感器开发

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1、考询r(^AfSouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文拉索参数识别研究与无线传感器开发作者姓名施政学科专业桥梁与隧道工程指导教师颜全胜教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年5月AstudyonCableParametersIdentificationbasedonVibrationMethodandDevelopmentofWirelessSensorADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShiZhe

2、ngSupervisor：Prof.YanQuanshengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：U448.21学校代号：10561学号：201220106354华南理工大学硕士学位论文拉索参数识别研究与无线传感器开发作者姓名：施政指导教师姓名、职称：颜全胜教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：桥梁与隧道工程研究方向：大跨度桥梁结构论文提交日期：2015年4月20日论文答辩日期：2015年6月3日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩

3、委员会成员：主席：委员：华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期.•年<月J日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有

4、关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在_____年解密后适用本授权书。ef不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：

5、日期：指导教师签名日期：作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编):摘要本文针对桥梁工程中的小垂度索，假设不考虑索的垂度、斜度影响，考虑索的抗弯刚度、边界转动、平动刚度影响的情形下，研究了在已知索参数时，如何脱离有限元程序计算频率；和在已知索的多阶实测频率时，如何快速且精确的进行索力及其他索参数的识别。基于Imote2无线传感器采集加速度时程数据，开发了自动识别波峰频率、频阶，然后自动识别索力与其他参数的软件，提高了索力测试效率。(1)对于索的边界为两端固支、一端固支一端铰支、仅考虑转动刚度、仅考虑平动刚度、同

6、时考虑转动、平动刚度，这五种边界下，分别推导每种情况下索的自由振动频率方程；对主缆散索索股情况的边界条件进行分析后，认为包含于考虑转动、平动刚度的梁模型之内。通过数学变换，将频率方程转为目标函数，并对目标函数用二分迭代法求根，实现已知索参数时，求频率，或已知索的多阶频率时，求索力；(2)根据已知的多阶频率，提出两种方法进行参数识别。以各阶索力相等为目标准则，在边界已知时，可用二分迭代法识别索力、抗弯刚度折减系数；边界未知时，可根据频阶-索力曲线的形状，识别边界转动、平动刚度。以计算频率与目标频率之差最小为目标准

7、则，采用灵敏度法与二分迭代法结合的方法进行索力、抗弯刚度、边界刚度的识别；灵敏度法仅求解索力、抗弯刚度，二分迭代法求解边界转动、平动刚度。(3)基于二分法计算的η−ξ数据，对两端固支、一铰一固索、仅考虑转动刚度的索n的高阶频率-索力曲线进行拟合，得到相应的索力计算公式，可以代入索的高阶实测频率直接计算索力，便于工程应用。(4)用ANSYS建立数值索模型，验证上述迭代法计算频率和索力的精度，验证索的参数识别的精度。研究边界转动、平动刚度对索的η−ξ曲线的影响。研究了索的频率n与各参数的关系。固定索的部分参数，研究

8、频率随其他参数变化而变化的关系，得出部分参数在不同取值下，频率对其他参数的各自不同的灵敏度，以及索力等参数的识别值的精度高低与产生原因。(5)基于Imote2无线传感器，编程实现了识别波峰、识别频阶、识别索参数的软件。在范和港大桥的施工监控中，使用上述程序进行斜拉索的参数识别，取得良好效果，验证了算法的正确性、可靠性与适用性。关键词：频率法；边界约束刚度；索参数识别；曲线拟合；二分迭代