一种改进的动态载荷时域识别方法.pdf

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1、第21卷第2期计算力学学报VOl.21NO.22004年4月ChineseJournalofComputationalMechanicsApril2004文章编号:1007-4708(2004D02-0209-07一种改进的动态载荷时域识别方法张运良%林皋王永学李志军李广伟(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023D摘要:根据在离散时间间隔内未知外载荷按线性变化的这一更为合理的假定给出了比例阻尼系统的一种改进的载荷时域识别方法G即若已知结构的任一种响应:位移~速度或加速度根据本文推导出的递推连锁计算公式便可确定未知作用力的时程G算例表明本方法简便~有效且具有较

2、强的抗噪能力G关键词:动态;载荷识别;时域;比例阻尼系统;递推中图分类号:032文献标识码:A际的识别计算中仍采用待识别载荷在微小时段内1引言为一阶跃载荷的假设因此其积分步长不能取得太目前的动态载荷识别方法主要分为频域法和大这样就增加了计算量G同时该文并没有给出仅时域法两大类各有特点G频域法发展得比较早和仅由结构的一种响应(位移~速度或加速度D进行载成熟其基本思想是由响应谱识别激励谱G频域法荷识别的公式实际应用时并不方便G见诸文献的主要有频响函数矩阵求逆法频域模态对于变化频繁的一般性瞬态载荷如地震载荷坐标变换法逆虚拟激励法[1-4]等都有一定效果G海冰与直立桩腿结构动力相互作用时

3、的动冰力在相对而言时域法发展得较晚其基本思想是直接离散的时间间隔内采取阶跃载荷的假设就显得不依据结构的响应时程来识别未知载荷的时间历程够了G因此本文假设在微小的时段内外载荷是按线因其便于工程应用从而受到工程界的欢迎G然而性规律变化的G在这个更为合理的假定之上推导现有的时域识别方法[5-9]一般求解过程比较繁琐了只需由结构的一种响应(位移~速度或加速度D进致使其应用受到一定的限制G本文将在这些方面进行载荷识别的递推连锁计算公式G该公式相对于现行一定的改进G有文献所给出的载荷时域识别模式而言推导过程现有的一类载荷时域识别方法[5-8]大多基于这简洁明了应用方便计算量小且效率很高并且具

4、样的假设:待识别的外载荷在微小时段内为一阶跃有较强的抗噪能力经推广可适用于一般的阻尼系载荷G这就使得在实际的识别计算过程中离散的统G通过两个算例证明用本文的方法进行载荷识时间间隔必须取得很小才能达到足够的识别精度G别是可行而有效的G这一类方法的代表是文献[8]提出的基于模态分解和Duhamel积分的一种较为有效的时域载荷识别2识别原理模式具有一定的工程实用价值但所需的计算量当待识别的外载荷在微小时段内按线性规律仍是相当大的有必要在提高计算效率方面作进一变化时则在t内外载荷f的表达式zttz-11(tD步研究G文献[9]先对比例粘性阻尼系统进行模态具有如下形式坐标变换得到无耦合的运

5、动方程然后应用精细逐f1(tz-1D-f1(tzD步积分构造一种载荷识别公式再由结构动态响应f1(tD=f1(tzD-(t-tzD(1Dtz-1-tz求出动态力的时间历程G然而该文认为在实际计1为下标G对于单自由度系统有算的仿真时段内载荷初值是难以给定的因而在实2g1(tD-21C1g1(tD-C1g1(tD=f1(tD(2D收稿日期:2002-08-02;修改稿收到日期:2002-11-12.基金项目:国家杰出青年科学基金(59725919D;国家自然科学基为求出在t[0T]区间内一系列离散点f的1(tzD金(50179003D资助项目.数值采用如下等间隔区间划分方法G作者简介

6、:张运良(1973-D男博士讲师;林皋(1929-D男教授博士生导师中科院院士.0=t1

7、n个自由度的g1(tz+1)=c11g1(tz)+c12g1(tz)+111(tz)+121(tz+1)离散系统