基于时频域信号特征的输电塔运行模态分析

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作者 张晓明 谭蓉 +4 位作者 贺育明 强继峰 孙森林 张朝军 梁刚 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第3期46-52,59,共8页

运行模态分析是现阶段对大型结构进行动力特性参数分析的重要手段。首先,采集了110 kV输电塔环境激励下的响应时程;其次,采用短时傅里叶变换配合不同时间窗口下的时频域强度信息的方法,得到了响应信号的时频图,讨论了环境激励下响应时... 运行模态分析是现阶段对大型结构进行动力特性参数分析的重要手段。首先,采集了110 kV输电塔环境激励下的响应时程;其次,采用短时傅里叶变换配合不同时间窗口下的时频域强度信息的方法,得到了响应信号的时频图,讨论了环境激励下响应时程的频域响应特征;最后,采用了随机子空间方法,获得了结构的动力特性参数。研究结论表明,环境激励可为运行模态分析提供持续稳定激励;试验塔的一阶模态能量耗散能力较强,在垂直横担方向阻尼比数值随着模态频率增加有减小的趋势。试验部分可为服役输电塔的监测、维护提供参考,形成的结论可为输电塔的抗风设计提供参考。 展开更多

关键词 时频域分析 动力特性参数 输电塔 模态识别 运行模态分析

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基于运行模态分析的典型结构模态研究

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作者 蒋斌 赵应龙 李威 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第11期43-49,共7页

随着结构的大型化以及激励的复杂化,难以通过传统的实验模态分析法得到结构的模态参数。本文基于自然激励法(NExT)和特征系统实现法(ERA)建立NExT-ERA模态识别理论,提出新的模态分析方法,识别自由板的模态参数。同时对自由板进行单点激... 随着结构的大型化以及激励的复杂化,难以通过传统的实验模态分析法得到结构的模态参数。本文基于自然激励法(NExT)和特征系统实现法(ERA)建立NExT-ERA模态识别理论,提出新的模态分析方法,识别自由板的模态参数。同时对自由板进行单点激振器激振,多点响应测量的模态分析试验,并对比自由板Ansys仿真分析、实验模态分析和NExT-ERA模态分析的识别结果。结果显示,NExT-ERA模态分析方法在频率、振型识别上具有良好的识别精度,也能准确识别实验模态分析中缺失的模态。 展开更多

关键词 运行模态分析 NExT-ERA 结构模态参数识别

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运行模态分析中固有模态和谐波模态区分方法研究 被引量：20

3

作者 张义民 张守元 +1 位作者 李鹤 闻邦椿 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期64-67,共4页

在机械领域存在大量旋转机械,这使得输入激励并不满足运行模态分析(OMA)要求的均值白噪声激励条件。通过对随机信号和谐波信号统计特性的分析,提出一种简单有效的识别响应信号中周期强迫响应的方法,使OMA适用于含有谐波激励的情况,对一... 在机械领域存在大量旋转机械,这使得输入激励并不满足运行模态分析(OMA)要求的均值白噪声激励条件。通过对随机信号和谐波信号统计特性的分析,提出一种简单有效的识别响应信号中周期强迫响应的方法,使OMA适用于含有谐波激励的情况,对一块由偏心电机激励的钢板进行了运行模态试验和锤击法传统模态试验,应用该方法成功识别出响应信号中的周期响应成分,通过两种试验结果的对比验证了方法有效性,为OMA中虚假模态的辨别提供了一种新思路。 展开更多

关键词 运行模态分析 试验模态分析 谐波模态

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基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用 被引量：12

4

作者 林贤坤 覃柏英 +1 位作者 张令弥 郭勤涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第14期52-57,76,共7页

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比... 以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。 展开更多

关键词 桥梁状态评估 模态挠度法 不中断交通 运行模态分析 试验模态振型 质量归一化

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运行模态分析中谐波模态识别方法研究及应用 被引量：9

5

作者 张义民 张守元 +1 位作者 李鹤 闻邦椿 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2008年第3期197-200,共4页

为了使运行模态分析适用于含有谐波激励的情况,对随机信号和谐波信号统计特性进行分析,根据两种信号概率密度曲线的不同,提出一种识别响应信号中周期强迫响应的方法。对一块由电机激励的平板进行了运行模态和传统模态试验,验证了识别方... 为了使运行模态分析适用于含有谐波激励的情况,对随机信号和谐波信号统计特性进行分析,根据两种信号概率密度曲线的不同,提出一种识别响应信号中周期强迫响应的方法。对一块由电机激励的平板进行了运行模态和传统模态试验,验证了识别方法的有效性。针对某一国产轿车室内噪声大的问题,进行了运行时模态测试,分离出响应信号中的周期响应成分,得到了真实运行环境下的整车模态参数,这对该车问题的解决具有一定的意义,同时也验证了该方法具有实际应用价值。 展开更多

关键词 运行模态分析 谐波模态 汽车振动 频域分解

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运行模态分析技术在船舶结构振动中的应用 被引量：11

6

作者 姜大正 洪明 周力 《中国舰船研究》 2010年第3期22-26,33,共6页

运行模态分析是一种仅基于环境激励下结构的响应来提取模态参数的方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程中所受激励十分复杂,除受海浪等随机激励外,还受到来自螺旋桨、主机等确定的单频激励。因此航行中的船舶所... 运行模态分析是一种仅基于环境激励下结构的响应来提取模态参数的方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程中所受激励十分复杂,除受海浪等随机激励外,还受到来自螺旋桨、主机等确定的单频激励。因此航行中的船舶所受激励应假设为白噪声和确定频率的激励同时存在。讨论运行模态分析方法在船舶结构中应用的可行性;在白噪声激励假设下,提出使用自互谱密度法来进行结构模态参数识别,并用简支梁实验对上述方法进行验证。最后将该方法运用于对某船航行中桅杆的振动响应数据进行分析和讨论。 展开更多

关键词 运行模态分析 结构振动 参数辨识 结构

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基于贝叶斯运行模态分析法的砂轮架动态特性分析 被引量：3

7

作者 胡育佳 徐琳琳 李郝林 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第22期3081-3087,共7页

为了研究砂轮架的固有模态和在工作环境中的谐波模态,运用贝叶斯理论和运行模态分析相结合的模态参数识别技术——分步测试的贝叶斯运行模态分析法对环境状态下的砂轮架进行模态识别,获得了结构的动态特性,包括固有频率、振型以及阻尼... 为了研究砂轮架的固有模态和在工作环境中的谐波模态,运用贝叶斯理论和运行模态分析相结合的模态参数识别技术——分步测试的贝叶斯运行模态分析法对环境状态下的砂轮架进行模态识别,获得了结构的动态特性,包括固有频率、振型以及阻尼特性等,并对外激励和预测误差水平以及信噪比进行了评估;将该模态识别结果与传统试验模态分析结果进行对比,验证了贝叶斯运行模态分析法的应用可行性;进一步在工作环境下对砂轮架进行了振动测试,对比开机前的模态识别结果和开机后砂轮架的功率谱密度图,成功地区分出砂轮架的固有模态和实际工作环境中由结构周期激励引起的谐波模态。 展开更多

关键词 贝叶斯理论 运行模态分析 动态特性 谐波模态

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基于传递率函数的运行模态分析方法 被引量：6

8

作者 张永年 王彤 夏遵平 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期945-949,995,共5页

传统的运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声,造成在应用上有一定的局限性。提出了一种基于传递率函数的运行模态分析方法,无需采用白噪声假设,利用两种不同载荷情况下的传递率函数构造有理函数,通过有理分式Forsythe正交多... 传统的运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声,造成在应用上有一定的局限性。提出了一种基于传递率函数的运行模态分析方法,无需采用白噪声假设,利用两种不同载荷情况下的传递率函数构造有理函数,通过有理分式Forsythe正交多项式法对其进行拟合,得到模态频率、阻尼和振型参数。最后,采用机翼模型仿真算例和悬臂梁实验,验证了在非白噪声激励情况下该方法的有效性与可靠性。 展开更多

关键词 模态参数识别 运行模态分析 传递率函数 有理函数 正交多项式

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基于Hilbert谱变换函数的运行模态分析方法 被引量：3

9

作者 夏遵平 王彤 张永年 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第6期97-102,共6页

运行状态模态分析可在自然激励条件下识别结构真实的动力学特性。基于半功率谱估计进行模态参数识别是其中一类重要方法,但实际应用在效率、稳定性等方面存在不足。本文利用因果信号的Hilbert变换理论,推导了H谱变换函数的估计方法,并... 运行状态模态分析可在自然激励条件下识别结构真实的动力学特性。基于半功率谱估计进行模态参数识别是其中一类重要方法,但实际应用在效率、稳定性等方面存在不足。本文利用因果信号的Hilbert变换理论,推导了H谱变换函数的估计方法,并结合多参考点最小二乘复频域法实现运行状态模态参数识别。采用含有近频模态的7自由度仿真算例和悬臂梁实测算例对该算法进行了可靠性验证,并与传统的半功率谱函数法进行了比较。结果表明,H谱变换函数具有计算速度快、极点更稳定等优点,更适用于实际工程应用。 展开更多

关键词 运行模态分析 参数识别 HILBERT变换 半功率谱

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水工混凝土结构运行模态分析研究综述

10

作者 王冬冬 程琳 +1 位作者 仝飞 杨杰 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第A02期173-180,共8页

对水工混凝土结构运行模态分析(OMA)几种常用方法的基本理论和研究进展进行了综述,将结构OMA方法分为频域法、时域法、时频域法和其他方法,并介绍了各种方法在水工混凝土结构模态识别中的应用情况。本文统计了国内外部分典型水工混凝土... 对水工混凝土结构运行模态分析(OMA)几种常用方法的基本理论和研究进展进行了综述,将结构OMA方法分为频域法、时域法、时频域法和其他方法,并介绍了各种方法在水工混凝土结构模态识别中的应用情况。本文统计了国内外部分典型水工混凝土结构OMA的识别结果,并与有限元计算结果进行了对比,并分析了数值计算和OMA结果差异产生的原因。根据OMA方法在水利工程领域的应用现状,对基于OMA的有限元模型修正和损伤识别的应用现状进行了介绍,指出了制约其进一步发展的关键因素,为其进一步发展提出了建议,以便为后续的研究提供参考。 展开更多

关键词 环境激励 运行模态分析 水工混凝土结构 有限元模型修正 损伤识别

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应变传递率运行模态分析方法及应用 被引量：1

11

作者 刘立坤 闫轲 《中国测试》 CAS 北大核心 2022年第5期51-55,64,共6页

运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声,造成在应用上有一定的局限性。为解决此问题,提出一种利用应变测量的传递率运行模态分析方法。首先推导应变传递率表达式,利用两种不同载荷情况下的应变传递率函数构造伪频响函数矩阵,... 运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声,造成在应用上有一定的局限性。为解决此问题,提出一种利用应变测量的传递率运行模态分析方法。首先推导应变传递率表达式,利用两种不同载荷情况下的应变传递率函数构造伪频响函数矩阵,采用频域子空间估计方法来识别系统极点,然后使用奇异值分解技术对传递率矩阵分解获得模态振型。采用有限元仿真算例和飞行颤振试验数据对所提方法进行验证,结果表明,在非白噪声激励条件下,该方法仅利用测量的应变响应就可准确识别结构模态参数。 展开更多

关键词 模态参数识别 运行模态分析 应变传递率 频域子空间 飞行颤振试验

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基于随机减量的运行模态频域分析方法 被引量：13

12

作者 黄琴 王彤 张海黎 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期770-773,共4页

以高层建筑、大跨桥梁等难以进行人工激励的大型复杂结构为对象,提出并实现了一种基于随机减量技术和复模态指示因子函数法的新型频域运行状态模态参数识别方法。由随机运行响应估计随机减量函数,然后通过时频域变换得到频域的半功率谱... 以高层建筑、大跨桥梁等难以进行人工激励的大型复杂结构为对象,提出并实现了一种基于随机减量技术和复模态指示因子函数法的新型频域运行状态模态参数识别方法。由随机运行响应估计随机减量函数,然后通过时频域变换得到频域的半功率谱密度函数,并用复模态指示因子函数法从半功率谱密度函数中识别结构模态参数。最后对1个三维空间结构模型进行算法验证,得到相应的各阶模态参数,证明了将随机减量技术和复模态指示因子函数法相结合的方法识别大型结构模态参数的有效性和合理性。 展开更多

关键词 运行模态分析 随机减量技术 复模态指示因子 半功率谱密度函数

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基于视频测量的运行状态模态分析 被引量：9

13

作者 王彤 李俊坡 夏遵平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期157-163,220,共8页

视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程,采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪,具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于摄像机成像模型,采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息,每个测... 视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程,采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪,具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于摄像机成像模型,采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息,每个测点等效于一个三轴"微位移传感器",对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集。对摄像机成像系统进行校准,依照结构形状特性分布测点,由结构静止时各测点的空间位置构建出测试结构的几何模型,进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据,采用运行状态模态分析方法,识别出被测结构的固有模态参数。基于视频测量实现了测试结构几何建模和信号采集,并与模态分析软件紧密结合,形成了完整的视频采集与分析系统,具备良好的空间域展现能力,特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶等结构为对象进行实验研究,验证了该技术和方法的有效性。 展开更多

关键词 视频测量 多目标跟踪 运行状态模态分析 模态参数

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运行状态下的模态分析技术简介

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《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期195-195,共1页

关键词 模态分析技术 模态频率 模态变换 模态振型 运行模态分析

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船舶结构运行模态参数辨识研究(英文) 被引量：5

15

作者 姜大正 洪明 周力 《船舶力学》 EI 北大核心 2011年第3期313-324,共12页

运行模态分析是仅基于结构运行状态下的响应来提取结构模态参数的一种方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程所受激励十分复杂,不能简单地假设为白噪声激励,由主机和螺旋桨等产生的确定频率激励同样存在。因此,... 运行模态分析是仅基于结构运行状态下的响应来提取结构模态参数的一种方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析。实际上,船舶航行过程所受激励十分复杂,不能简单地假设为白噪声激励,由主机和螺旋桨等产生的确定频率激励同样存在。因此,航行中船舶所受激励可以假设为白噪声和简谐激励同时存在。进一步讨论了运行模态技术在船舶结构振动分析中应用的可行性和前景。研究使用带阻数字滤波技术滤除激励中的简谐成分来提高结构真实模态的辨识精度。讨论了自互功率谱密度法,并研究使用此方法提取同时受白噪声和简谐激励作用的简支梁的模态参数。实验结果表明该方法能够较准确地识别出同时受白噪声和简谐激励的结构模态参数。这对于分析航行中船舶有害振动结构的模态特征,并实施有效的减振优化措施具有很广泛的实际意义。 展开更多

关键词 运行模态分析 船舶结构 参数辨识 带阻滤波

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立式螺旋开沟机工作部件的模态分析 被引量：1

16

作者 周波 樊啟洲 +1 位作者 陈宝龙 王振 《湖北农业科学》 北大核心 2013年第6期1428-1431,共4页

开展螺旋开沟机工作部件的动态特性研究,分别采用运行模态分析试验和有限元模态分析方法确定工作部件在自由状态下的低阶模态固有频率,将试验测得的固有频率和有限元分析得到的结果进行比对,以验证有限元法的正确性。为了进一步研究螺... 开展螺旋开沟机工作部件的动态特性研究,分别采用运行模态分析试验和有限元模态分析方法确定工作部件在自由状态下的低阶模态固有频率,将试验测得的固有频率和有限元分析得到的结果进行比对,以验证有限元法的正确性。为了进一步研究螺旋开沟机的动态特性,对其工作部件进行约束模态分析,通过改变螺旋叶片内径、螺距和厚度以达到减振、降噪的目的,确定不同结构参数对固有频率的影响规律。结果表明,有限元分析方法的正确性得到了验证;工作部件的固有频率随着螺旋叶片内径和螺距的增加而增加;低阶固有频率随着厚度的增大而减小,而高阶固有频率随着厚度的增大而增大。 展开更多

关键词 运行模态分析 有限元分析 开沟机

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基于EM算法的运行模态参数识别 被引量：3

17

作者 张康 施袁锋 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1378-1383,1400,共7页

结合随机状态空间方程和极大似然法的期望最大EM算法进行了结构运行模态分析。EM算法以迭代的方式更新模型参数,进而得到状态空间方程的极大似然估计。模态参数通过状态空间模型参数求得。应用了平方根卡尔曼滤波方程提高EM迭代过程的... 结合随机状态空间方程和极大似然法的期望最大EM算法进行了结构运行模态分析。EM算法以迭代的方式更新模型参数,进而得到状态空间方程的极大似然估计。模态参数通过状态空间模型参数求得。应用了平方根卡尔曼滤波方程提高EM迭代过程的计算稳健性。考虑到状态空间方程中激励噪声和测量噪声的相关性,建立了更完善的参数化状态空间方程。通过数值模拟对比分析,结果表明:考虑噪声相关性的EM算法比假设噪声不相关的EM算法具有更高的识别精度,EM算法在采样数据较少的情况下比随机子空间方法更有优势。 展开更多

关键词 EM算法 随机状态空间方程 卡尔曼滤波 运行模态分析

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OMA模态参数的优化及盲分析技术探讨 被引量：6

18

作者 刘进明 应怀樵 章关永 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1016-1020,1040-1041,共5页

提出了运行状态模态分析(operational modal analysis,简称OMA)模态参数的优化和盲分析的方法。通过模态参数优化,在不丢失物理模态的前提下,所有分析方法的模态分析结果经过优化最终都可以得到统一。提出了在优化过程中清除虚假模态的... 提出了运行状态模态分析(operational modal analysis,简称OMA)模态参数的优化和盲分析的方法。通过模态参数优化,在不丢失物理模态的前提下,所有分析方法的模态分析结果经过优化最终都可以得到统一。提出了在优化过程中清除虚假模态的机制,由此可以实现完全自动化的OMA模态分析,即在选定频带范围内,不经过任何人机交互,都可以得到数学意义上最优的OMA模态分析结果。通过上海卢浦大桥的OMA试验对该优化算法及自动化分析算法进行了验证。结果表明,所提出的优化方法及自动化分析方法是可行的。自动化模态分析的方法操作简捷,分析结果不包含虚假模态,在数学意义上理论曲线和实测曲线最为吻合。 展开更多

关键词 运行状态模态分析 参数识别 优化 盲分析

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直流纳电网中用于高频隔离的CLLC型双向直流变压器的模态分析与优化设计 被引量：24

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作者 吕正 颜湘武 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第21期5918-5929,6036,共12页

新型的CLLC型双向直流变压器(CLLC bidirectionalDC-DC transformer,CLLC-BDCT)具有控制策略简单、转换效率较高等优势,已成为实现低压直流纳电网与低压电网间高频隔离的可选拓扑之一。但复杂的运行过程严重阻碍了CLLC-BDCT的研究以及... 新型的CLLC型双向直流变压器(CLLC bidirectionalDC-DC transformer,CLLC-BDCT)具有控制策略简单、转换效率较高等优势,已成为实现低压直流纳电网与低压电网间高频隔离的可选拓扑之一。但复杂的运行过程严重阻碍了CLLC-BDCT的研究以及应用。首先指出了现有CLLC-BDCT理论分析方法,即基波近似分析(fundamental harmonic approximation,FHA)方法的低精确性,然后提出对CLLC-BDCT进行详尽的模态描述及分析。比照FHA的分析结果,提出的模态描述及分析不但为CLLC-BDCT工作状态的多样性提供理论支撑,而且能够精确预测其运行行为和重要特性。在此基础上,系统分析CLLC-BDCT的谐振网络参数与逆变开关管的零电压开通、直流电压增益及导通损耗的相关联性,阐明谐振网络参数对CLLC-BDCT闭环控制稳定性和运行效率的影响,进而提出一种CLLC-BDCT谐振参数的优化设计方法。最后,搭建一台380V输入,1.6k W、380V输出的CLLC-BDCT实验样机,实验结果验证了提出的运行模态描述分析结果及谐振参数优化设计方法的正确性。 展开更多

关键词 双向直流变压器 CLLC 直流纳电网 高频隔离 运行模态分析 优化设计

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基于附加质量的试验模态振型质量归一化 被引量：11

20

作者 林贤坤 覃柏英 +1 位作者 张令弥 郭勤涛 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期784-790,864,共7页

针对桥梁结构试验模态振型的质量归一化,探讨了基于附加质量的试验模态振型质量归一化法,给出它的4种方法。以通扬运河大桥和张家港河大桥的有限元模型为对象,对4种方法计算质量归一化因子的精度,以及质量块的数量和质量、传感器数量、... 针对桥梁结构试验模态振型的质量归一化,探讨了基于附加质量的试验模态振型质量归一化法,给出它的4种方法。以通扬运河大桥和张家港河大桥的有限元模型为对象,对4种方法计算质量归一化因子的精度,以及质量块的数量和质量、传感器数量、模态振型误差、质量块质量的误差对精度的影响进行了仿真研究。仿真结果说明了基于附加质量的试验模态振型质量归一化法的可行性和可靠性,在实际工程应用中可实现桥梁各阶试验模态振型较高精度的质量归一化。 展开更多

关键词 桥梁结构 运行模态分析 试验模态振型 附加质量 质量归一化 状态评估

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