基于频域分解法正交模态分离的阻尼比识别研究

来源：中国血液净化杂志2023年第7期北京时间：

作者：曲春绪, 刘宇飞, 周宇, 崔春义, 伊廷华

单位：1. 大连理工大学土木工程学院, 辽宁 大连 116000;2. 安徽建筑大学土木工程学院, 安徽合肥 230009;3. 大连海事大学交通运输工程学院, 辽宁大连 116000"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52222807, 52078100); National Key R & D Program of China (2022YFB2602700); Fundamental Research Funds for the Central Universities (DUT22JC19); Natural Science Foundation of Liaoning Province of China (2023-MS-106)

摘要：频域分解法是一种频域模态参数识别方法，因其操作简单、抗噪声能力强而被广泛使用。虽然频域分解法对于振型和固有频率有着较高的识别精度，但是对于阻尼比的识别精度不够高，其原因是在多自由度结构下，求解阻尼比需要将固有频率窄带范围内的最大奇异值数据傅里叶逆变换到时域，并通过对数衰减法求解阻尼比，而窄带范围的数据很可能会受到其他阶模态的干扰，进而影响阻尼比的识别。因此提出了正交模态分离频域分解法识别结构的阻尼比。首先，通过结构响应计算出结构的输出功率谱矩阵，并使用频域分解法识别结构各阶固有频率和振型；然后，将识别出的固有频率和振型代入计算公式，使用振型正交等方法将各阶模态分离，并计算出各阶模态的增强输出功率谱函数，通过增强功率谱在频域计算出结构各阶的阻尼比；最后，在数值算例中对比了频域分解法以及正交模态分离频域分解法的阻尼比识别结果，并将理论应用于实桥的测试中，计算出该桥梁的前4阶阻尼比。结果表明：该方法可以将多阶输出功率谱矩阵分离成多个单阶的增强输出功率谱函数，并且通过分析增强输出功率谱函数的曲线直接在频域计算出结构的阻尼比，避免了在阻尼比识别中不同模态的相互干扰以及频时域转化带来的影响，提高了阻尼比的识别精度。

关键词：桥梁工程,模态参数,阻尼比识别,增强输出功率谱,频域分解法,振型正交,模态分离

基金资助：国家自然科学基金项目（52222807，52078100）；国家重点研发计划项目（2022YFB2602700）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（DUT22JC19）；辽宁省自然科学基金项目（2023-MS-106）