文档介绍：摘要究如何将有限数量的传感器配置在最优位置,可为斜拉桥振动模态测试数据的本文论述了斜拉桥振动模态测试中传感器优化配置的意义,研究进展及发通过布置结果分析认为,本文介绍的传感器优化布置方法理论合理、方便可行。该方法可为斜拉桥振动监测中传感器的优化布置提供理论依据和方便快关键词:斜拉桥;振动模态;模态分析;传感器优化布置基于振动模态分析的结构损伤识别方法在桥梁健康监测领域具有广阔的应用前景,许多学者都在从事这一方面的研究。但其有效性的基础是建立在模态测试的准确性上,而传感器布设的位置、数量对测试结果起决定作用。因此研可靠性提供保障,为动力反分析提供有力支持。展现状;重点研究了适用于土木工程中的两种传感器优化布置方法,第一种是有效独立法,第二种是基于模态置信度矩阵闹鸩嚼刍ǎ航岷习投ǔそ公路大桥首先建立其完整的空间有限元模型,并对其进行有限元模态分析,取得传感器优化布置计算所需节点的各阶振型竖向位移模态数据;进而采用有效独立法和ǚ直鹧芯啃崩耪穸L馐灾写ǜ衅鞯暮侠聿贾梅桨浮捷的实现工具,具有一定的实际应用价值。武汉理工大学硕士学位论文
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第一章绪论课题的工程背景及研究意义对模型不断的修正,使其能够全面、正确的反映桥梁的真实特性,即理论分析斜拉桥是索支承桥梁中的一种,是桥面体系受压,支承体系受拉的桥梁体系。斜拉桥由主梁琶嫣逑、斜拉索С刑逑和桥塔三大部分组成;拉索相当于在粱跨内增加了若干弹性支点,大大减小梁内弯矩,使桥梁的跨越能力增大;斜拉桥的结构行为表现为复杂的超静定结构和柔性的空间受力特性【”。现代斜拉桥以其良好的结构性能、较大的跨越能力、合理的经济指标以及优美的建筑造型在现代桥梁结构中占据重要地位。现代结构理论、高强材料、计算机技术以及施工技术的进步,使斜拉桥在近年间得到迅速发展,多年以来,一直是中长跨桥梁的主要型式。由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境,在大桥设计阶段完全掌握和预测结构的力学特性和行为是非常困难的。结构理论分析常基于理想化的有限元离散模型,并且分析时常以很多假定条件为前提,这些往往与实际的真实条件不全相符。因此,通过对大桥进行振动模态试验研究,利用参数识别法对大桥振动测试的动力响应数据进行模态参数识别,识别出大桥的模态参数,可为大桥的振动特性分析、振动故障诊断及预报以及结构动力特性的优化设计提供依据,另外将大桥的振动反应记录与有限元模型分析结果进行比较,的数据应该和实测数据吻合得较好,两者偏差在尽可能小的范围内。修正后的有限元模型可作为桥梁健康监测的基准模型,基准模型对于评估桥梁接体结构的安全承载能力和使用条件、结构长期监测和状态评估是非常重要的。研究表明:基于振动模态分析的结构损伤识别方法在桥梁健康监测领域具有广阔的应用前景,许多学者都在从事这一方面的研究。但其有效性的基础是建立在模态测试的准确性上,而传感器布设的位置、数量对测试结果起决定作用。在监测过程中,我们不可能取得大型桥梁结构完整的模态数据,而只是相对于有限元模型总自由度的部分模态数据。弥补这种差距的一种通常做法是扩展实测模态数据或缩减模型自由度。但是这个过程不可避免引入相应的误差和武汉理工大学硕士学位论文
。另一个方法是用测试得到的不完全模态数据直接进行损伤识别,那么传感器布置的位置与数量就对损伤识别的效果起着至关重要的作用。并且传感器的成本较高,传感器数目的增多,意味着与传感器相连的输入输出通道的增多,相应的对分析设备的要求也增高,而这些设备的成本也很高,所以实际试验中传感器的数量不可能很大,如何将有限数量的传感器配置在最优位置从而实现对结构状态改变信息的最优采集,是大跨度桥梁健康监测的关键技术之一。振动结构模态分析】是结合了参数识别、结构动力学、振动测试技术、信号采集与分析等跨学科技术,是一种能适用于复杂结构的整体探伤评估方法,也是目前学术界普遍认同的最有前途的方法。模态分析是研究系统物理参数模型,模态参数模型和非参数模型的关系,并通过一定手段确定这些参数模型的理论及其应用的一门学科。根据研究模态分析的手段和方法不同,模态分析分为理论模态分析和试验模态分析。试验模态分析抢砺勰L治龅哪婀程,首先由试验测得激励和响应的时间历程,运用数字信号处理技术求得频响函数ǖ莺或脉冲响应函数,得到系统的非参数模型,然后运用参数识别方法求得系统模态参数,如果有必要,再进一步确定系统的物理参数,如图进行模态实验的第一步就是获得被测结构激励和响应的时域信号,即测量结构的动力特性,它是模态试验中非常重要的~部分,如果处理不当,将直接影响到后期的数据处理和损伤检测的可靠程度。结构动力特性的测量主要包括外部激励的选取和布置,传感器的选取及配景,结构在线试