结构应变模态获取途径的理论与仿真研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com国外建材科技2008年第29卷第3期结构应变模态获取途径的理论与仿真研究秦文科，鲁丽君，查小鹏(武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室，武汉430070)摘要：对应变模态的试验模态理论进行了总结，并提出了不同激励下实用的应变模态获取方式，仿真分析验证了该方法在实际应变模态测试中有效性。关键词：应变模态；获取方式；精度TheoryandSimulationontheAccesstotheStrainModeQINWen—ke，LULi-jun，ZHA

2、Xiao—peng(HubeiKeyLaboratoryofRoadwayBridge&StructureEngineer，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：Inthispapertheexperimentalmodaltheoryonthestrainmodewassummedup，andthepracticalstrainmodalaccessunderdifferentloadinspirationwasputforwar

3、d．Finallythesimulationresultsprovedthemethod’Seffectivenessintheactualstrainmodaltesting．Keywords：strainmode；access；accuracy应变模态作为反映结构固有特性且对结构局部由此可见：应变频响函数矩阵的任一元素都含有与损伤及其敏感的参数，在结构的健康监测和损伤诊位移频响函数矩阵一样的k，，优，及c，的信息；矩阵断中得到了广泛的采用⋯。其中，应变模态的试验中的任一行都含有{9}的所有信息，而矩

4、阵中的任获取方式对于应变模态的工程应用而言非常关键。一列都含有{，}的所有信息。因此，若只测应变，通常，应变模态的理论获取方式都是基于传统的参则要得到应变模态振型的全部模态参数信息必须同数识别方法；但是传统的参数识别方法识别麻烦，且时测量矩阵中的任一行和任一列。若已经得到了位精度不够高，对于大型塔结构而言，显然不太现实；移模态，则只要用应变计测量[]的一列，也可以该文依据塔结构的自身特性，总结并验证了不同激得到应变模态振型。考虑到实时监测的需要，一般励方式下获取应变模态的可行性。要求在少数点处激振，多数

5、点拾振，因此最好测量频响函数矩阵的列向量。1应变模态的实验模态理论对于非密集模态的结构，即可以通过共振激振由应变模态的实验模态理论可知】，应变频响的方法获得纯模态的结构，若只要得到模态振型，则函数矩阵可由下式给出可以通过直接测量的方法而不需要进行模态参数识别。但是多数结构的频率都是比较密集的，因此在[]=∑{，{，}，：，{，}，⋯，实际实验中，要比较精确地激出纯模态响应是不可，{}f(1)能的，实际测得的响应是多个主要模态响应叠加的则有结果。此时必须进行模态参数识别以获得精确的模态振型。位移模态和应变

6、模态的参数识别方法基本=∑’f．，，／k，一，+w，(2)原理是相同的。若已知位移模态，则应变模态的识81维普资讯http://www.cqvip.com2008年第29卷第3期别主要有2步：以图1所建立的塔结构为分析对象，在塔结构1)应变频响函数的获取：对于大型结构，采用单顶部施加与第1阶振型方向一致的简谐激励，该激点激振时不能提供足够的能量把所需要的模态都激励频率与结构基频一致，该文提取了法兰各节点处励出来，并且单点激振特别要注意激振点的选取，否的轴向应变响应，获得了相对值，并与结构的应变模则容易丢

7、失模态，因此最好是对P(P>1)点进行激态进行了对比分析。振，测量优点(优>)的应变响应和激振点的激振如图2所示，法兰节点各处应变响应的相对值：力，经多次测量后进行求逆运算即可得到应变频响和结构真实的应变模态问的相似度极好，其最大误函数的列。差控制在4％的范围内，相对于结构损伤带来的变2)由所测得的P列应变频响函数对对应的应化，其影响是完全可以忽略的；显然，基于简谐激励变频响函数表达式进行曲线拟合，得到留数矩阵后，下结构应变模态的获取方式是实际而有效的。则可根据从位移模态参数识别中得到的模态参数和位移模

8、态振型求出应变模态振型。2简谐激励下结构应变模态的获取对于非密集模态的结构，即可以通过共振激振的方法获得纯模态的结构，若只要得到模态振型，则避靛嚣套娶可以通过直接测量的方法而不需要进行O模O态O参O数O识OOOOO别。法兰节点位置有模态分析理论可知，对于非密集模态的结构，图2顶部施加简谐共振激励下应变响应相对值与频响函数的值主要由与简谐激励力相同频率的那阶对应阶应变模态的相似度的误差模态提供，而不考虑其他阶模态的贡献，因此直接测量法的具体做