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基于时域多参数信息融合与机器学习算法的井架钢结构损伤识别
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作者 黄岩 韩东颖 +2 位作者 朱国庆 李岳峰 李可欣 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期698-705,共8页
为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷... 为避免井架钢结构在作业过程中由结构损伤引发的安全隐患,将时域多参数信息融合与机器学习算法进行结合,基于井架钢结构位移响应信号提出了一种基于主成分分析和随机森林算法的井架钢结构损伤识别方法。利用加速度传感器提取在冲击载荷下井架钢结构的加速度响应信号,由加速度响应信号处理得到位移响应信号,并提取包含脉冲因子、裕度因子和峭度的3个时域特征;运用主成分分析法将3个特征融合成1个新的综合性时域特征,将原始信号中包含的大多数信息保留下来;将处理过的数据输入随机森林算法模型进行井架钢结构损伤识别,整个过程只需要采集损伤后的信号,不需要采集损伤前的信号。利用以上损伤识别模型对井架钢结构有限元模型进行仿真计算,同时结合ZJ70井架钢结构实验室模型的实验结果进行分析。分析结果表明:利用上述损伤识别方法可以准确高效地判断出井架钢结构单一或多处损伤,判断结果的正确率为90%以上。 展开更多
关键词 损伤识别 井架钢结构 冲击载荷 加速度传感器 信息融合 机器学习 时域多参数
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基于反应力向量灵敏度的模型参数化方法 被引量:5
2
作者 赵昕 李杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期61-65,共5页
模型参数化是建立识别方程的关键。本文在虚拟结构向量转换方法的基础上提出了“基于反应力向量灵敏度的模型参数化方法”。该方法首先将反应力向量对单元物理参数作一阶展开 ,对线性参数系统来说 ,即为反应力向量灵敏度与单元物理参数... 模型参数化是建立识别方程的关键。本文在虚拟结构向量转换方法的基础上提出了“基于反应力向量灵敏度的模型参数化方法”。该方法首先将反应力向量对单元物理参数作一阶展开 ,对线性参数系统来说 ,即为反应力向量灵敏度与单元物理参数的乘积 ;其次 ,在线性参数系统的假定下 ,对一个单元中包含多个单元物理参数的情况提出了一个简便的求反应力向量灵敏度的算法。利用该方法可直接由常规的有限元代码获得反应力向量灵敏度矩阵 ,而无需编制专门的有限元代码集成分析代码。文中通过算例阐述了该方法的应用。 展开更多
关键词 反应力向量 结构识别 时域方法 灵敏度 模型参数化 虚拟结构 向量转换方法
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动载荷识别的时间有限元模型理论及其应用 被引量:16
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作者 张方 朱德懋 张福祥 《振动与冲击》 EI CSCD 1998年第2期1-4,共4页
本文利用广义正交多项式作为时间有限元的形函数,推导了基于时间有限元的动载荷识别模型.成功地将时域下动载荷识别的复杂逆卷积关系转变为广义正交域的线性算子逆运算,这种模型识别精度高,抗干扰能力强,具有良好的计算稳定性,尤其适用... 本文利用广义正交多项式作为时间有限元的形函数,推导了基于时间有限元的动载荷识别模型.成功地将时域下动载荷识别的复杂逆卷积关系转变为广义正交域的线性算子逆运算,这种模型识别精度高,抗干扰能力强,具有良好的计算稳定性,尤其适用于具有短时间样本的冲击类型动载荷识别,使该类问题在工程应用时的复杂程度大大降低,具有较高的工程应用价值.该方法为结构动力学逆问题的研究提供了一种新的技术途径. 展开更多
关键词 时间有限元 载荷识别 结构动力学 振动 航空器
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AR参数灵敏度及结构损伤控制图识别 被引量:6
4
作者 王真 杜利珍 程远胜 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期394-399,共6页
推导了时间序列模型的自回归参数对结构单元刚度损伤系数的灵敏度方程,并对该方程的正确性进行了验证。分析了自回归参数的灵敏度特性,在此基础上采用控制图进行结构损伤识别。该方法首先以结构在随机作用下的时域响应进行主成分分析;... 推导了时间序列模型的自回归参数对结构单元刚度损伤系数的灵敏度方程,并对该方程的正确性进行了验证。分析了自回归参数的灵敏度特性,在此基础上采用控制图进行结构损伤识别。该方法首先以结构在随机作用下的时域响应进行主成分分析;然后以第一主元建立适用阶的时序模型;最后以自回归参数建立休哈特控制图,通过自回归参数的统计性变化判断结构是否发生损伤。针对一梁结构,试验验证了控制图用于损伤识别的有效性和可行性。 展开更多
关键词 损伤识别 时域响应 时间序列模型 自回归参数 灵敏度 控制图
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结构损伤诊断与系统时域辨识研究综述 被引量:4
5
作者 谢献忠 易伟建 +1 位作者 王修勇 陈文新 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2008年第6期110-115,共6页
对结构时域辨识理论及其应用进行系统研究和综述。研究表明:环境激励的非平稳与不确定性、响应信息的不完备性、反问题的不适定性以及测试噪声等是影响系统时域辨识理论在结构损伤诊断中应用的关键因素。以影响因素为主线,系统阐述结构... 对结构时域辨识理论及其应用进行系统研究和综述。研究表明:环境激励的非平稳与不确定性、响应信息的不完备性、反问题的不适定性以及测试噪声等是影响系统时域辨识理论在结构损伤诊断中应用的关键因素。以影响因素为主线,系统阐述结构时域辨识理论、方法的发展和研究现状,并对其优、缺点进行比较。分析指出,基于系统识别的结构损伤诊断技术适合于从整体层次上把握结构的健康状况,只有将其与局部损伤检测方法结合才有可能对大型复杂结构的健康状况作出正确的评估。展望结构时域辨识技术的发展趋势认为:随机子空间法等先进的系统辨识方法、EMD非平稳信号处理技术以及神经网络智能算法将成为未来研究和发展的主流。 展开更多
关键词 结构 损伤诊断 系统辨识 时域 综述
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基于加速度时域信息的结构损伤识别方法研究 被引量:10
6
作者 张立涛 李兆霞 费庆国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第9期138-141,共4页
研究了基于加速度时域信息构造残差量的结构损伤识别方法。针对该方法实施过程中可能产生的识别方程组病态问题,以及随之产生的求解结果对测量噪声敏感等问题,采用截断奇异值分解技术(TSVD)求解识别方程组。以IASC?ASCE的基准结构为算例... 研究了基于加速度时域信息构造残差量的结构损伤识别方法。针对该方法实施过程中可能产生的识别方程组病态问题,以及随之产生的求解结果对测量噪声敏感等问题,采用截断奇异值分解技术(TSVD)求解识别方程组。以IASC?ASCE的基准结构为算例,采用本文的方法,识别出两种情况的损伤位置,损伤程度的识别误差分别为3.8%、6.0%,验证了所研究的基于加速度时域信息的结构损伤识别方法是有效的。 展开更多
关键词 加速度时域信息 结构损伤识别 截断奇异值分解
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基于三级信息融合结构的多平台多雷达目标识别算法 被引量:11
7
作者 吴俊 程咏梅 +2 位作者 曲圣杰 潘泉 刘准钆 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期367-372,共6页
为了解决多平台多雷达目标识别时空信息融合过程中存在的时效性不高,识别特征信息模糊和雷达识别结果高冲突等问题,提出了一种基于三级信息融合结构的多平台多雷达目标识别算法。一级特征融合中,基于模糊评判法解决了多特征识别信息模... 为了解决多平台多雷达目标识别时空信息融合过程中存在的时效性不高,识别特征信息模糊和雷达识别结果高冲突等问题,提出了一种基于三级信息融合结构的多平台多雷达目标识别算法。一级特征融合中,基于模糊评判法解决了多特征识别信息模糊问题。二级空域融合中,基于DS融合规则和折扣融合规则,提出了以平均证据距离为阈值的自适应证据融合算法。三级时域融合基于多雷达序列信息,给出了时域自适应融合算法。仿真计算结果表明文中提出的融合结构能够在保证结果正确的同时,每个周期都能输出结果,时效性较之以往的融合结构有了明显改善。文中的自适应证据融合算法能够克服证据间可能存在的高冲突性,并且与采用折扣证据融合算法相比计算量显著减少。 展开更多
关键词 自适应证据融合算法 模糊综合评判 目标识别 三级信息融合结构
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连续系统动态载荷识别的时域方法 被引量:5
8
作者 朱继梅 吕忠达 《振动工程学报》 EI CSCD 1989年第3期10-19,共10页
本文提出连续系统动态载荷识别的一种时域方法.通过适当变换,将问题归结为求解Volterra型第一类积分方程.在一定的载荷假设条件下,用插值函数将积分方程离散化,即可获得动态载荷时间历程或分布形式的时域识别计算模式.采用数值解法进行... 本文提出连续系统动态载荷识别的一种时域方法.通过适当变换,将问题归结为求解Volterra型第一类积分方程.在一定的载荷假设条件下,用插值函数将积分方程离散化,即可获得动态载荷时间历程或分布形式的时域识别计算模式.采用数值解法进行的仿真实例及实梁试验表明,方法是有效的. 展开更多
关键词 结构动力学 时域分析 连续系统 载荷识别
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相位敏感光时域反射计识别入侵事件算法 被引量:6
9
作者 郑印 段发阶 +1 位作者 涂勤昌 韦波 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期79-84,共6页
在相位敏感光时域反射计识别入侵事件中,基于传统算法研究了时间域单点振动判断、空间域相邻点振动判断、特征量峰值比例判断相互结合的算法,并从算法的识别准确率、实时性、复杂性、定位稳定性等角度,衡量算法的优劣.实验验证发现,时... 在相位敏感光时域反射计识别入侵事件中,基于传统算法研究了时间域单点振动判断、空间域相邻点振动判断、特征量峰值比例判断相互结合的算法,并从算法的识别准确率、实时性、复杂性、定位稳定性等角度,衡量算法的优劣.实验验证发现,时间域单点振动判断、空间域相邻点振动判断结合的算法识别入侵事件准确率最高,达100%,且实时性满足性能要求,算法简单,定位稳定性好.该算法在不同频率下振动事件中适用性较强,可为相位敏感光时域反射计应用于安防监测领域的信号处理部分提供参考. 展开更多
关键词 光纤传感器 相位敏感光时域反射计 入侵监测 信号处理 识别准确率
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模型参数化方法的一种改进算法 被引量:1
10
作者 李忠献 武魏娜 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期159-163,共5页
针对线性结构的有限元模型,并基于时域内的响应测量信息,建立了直接识别单元水平结构物理参数的改进算法;通过引入浮点运算指标Flop,定量分析了改进算法与原算法的计算效率.数值仿真了一大型空间网壳结构的参数识别,并对比分析了改进算... 针对线性结构的有限元模型,并基于时域内的响应测量信息,建立了直接识别单元水平结构物理参数的改进算法;通过引入浮点运算指标Flop,定量分析了改进算法与原算法的计算效率.数值仿真了一大型空间网壳结构的参数识别,并对比分析了改进算法与原算法在相同计算条件下的识别效率,结果表明:在保证无噪声条件下识别精度100%时,改进算法的计算效率提高了约30倍;且改进算法可以有效地识别未知输入条件下的结构参数.由此得出结论,改进算法不仅能够大幅度提高参数识别的计算效率,而且易于扩展到未知输入情况下的参数识别,因而特别适合于大型结构的参数识别. 展开更多
关键词 结构识别 模型参数化 反应力向量 灵敏度 有限元 时域 物理参数 未知输入
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基于频率-波数域偏移方法的板结构损伤实时识别 被引量:1
11
作者 严刚 周丽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期620-625,共6页
借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波... 借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波信号对损伤进行成像识别。数值仿真研究表明本文提出方法不仅能够识别多部位损伤的位置,还具有识别损伤程度的潜力,其快速计算的优点满足在线结构健康监测系统对实时性的要求。 展开更多
关键词 结构健康监测 频率-波数域偏移 板结构 多部位损伤 实时识别
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结构-岩土相互作用对结构损伤识别的影响
12
作者 沙成满 刘斌 王恩德 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期930-933,共4页
在时间域内,采用最小二乘法,研究了结构-岩土相互作用(SSI)对损伤识别的影响.通过对结构施加强迫振动并观测结构的动力响应,辨识刚度等结构参数进行损伤识别.研究表明,当结构响应计算和辨识模型都不考虑或都考虑SSI时,辨识参数随观测噪... 在时间域内,采用最小二乘法,研究了结构-岩土相互作用(SSI)对损伤识别的影响.通过对结构施加强迫振动并观测结构的动力响应,辨识刚度等结构参数进行损伤识别.研究表明,当结构响应计算和辨识模型都不考虑或都考虑SSI时,辨识参数随观测噪声的降低而收敛于真值,当结构反应计算考虑SSI、辨识模型不考虑SSI时,无论是否考虑可行域约束,辨识参数不随观测噪声的降低收敛于真值,辨识结果的可信度很低,SSI的影响不容忽视. 展开更多
关键词 SSI 损伤识别 最小二乘法 时域 结构 动力响应
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图像处理在机织物组织结构识别中的应用 被引量:1
13
作者 刘成霞 《现代纺织技术》 2013年第4期60-64,共5页
组织结构是机织物的重要规格参数,目前纺织企业主要靠人工分析来完成这一识别,人工识别不但效率低、精度差,还易受主观因素影响。图像处理具有快速、准确、自动化程度高等优点,用来识别织物组织结构可以大大提高检测效率和客观准确度。... 组织结构是机织物的重要规格参数,目前纺织企业主要靠人工分析来完成这一识别,人工识别不但效率低、精度差,还易受主观因素影响。图像处理具有快速、准确、自动化程度高等优点,用来识别织物组织结构可以大大提高检测效率和客观准确度。文章详细阐述了国内外在应用图像处理技术进行机织物组织结构自动识别的研究现状,并将这些识别方法概括为两类:基于时域的方法和基于频域的方法;并总结了研究存在不足的几个方面;最后指出纺织领域的许多人工检测项目,均可用图像处理来代替,图像处理技术在纺织品检测领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 机织物 组织结构识别 图像处理 时域 频域
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基于多重测点数目标函数族的结构损伤识别方法
14
作者 张立涛 李兆霞 费庆国 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2008年第6期68-73,共6页
基于加速度时域测试数据进行结构损伤识别计算时,所用测试数据的点数必须足够多才能够使识别有效,但往往又容易出现收敛到局部极小解的情况。为解决这一问题,本文提出了基于多重测点数目标函数族的结构损伤识别方法;所谓多重测点数目标... 基于加速度时域测试数据进行结构损伤识别计算时,所用测试数据的点数必须足够多才能够使识别有效,但往往又容易出现收敛到局部极小解的情况。为解决这一问题,本文提出了基于多重测点数目标函数族的结构损伤识别方法;所谓多重测点数目标函数族,即由不同点数的测试数据出发构造一族目标函数,以取代传统的基于单一点数的目标函数;迭代计算时采用了Tikhonov正则化技术以抑制解答的病态性。以Benchmark结构为算例,分析了两种基于单一点数的损伤识别计算难以收敛到正确解答的原因;并考证了文中提出的方法。计算结果表明:基于多重测点数目标函数族的结构损伤识别方法,使得识别计算易于收敛到正确解答;从而证明了本文提出的方法是有效的。 展开更多
关键词 结构损伤识别 时域方法 多重测点数目标函数族 TIKHONOV正则化 数值仿真
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Object-Oriented Design for FDTD Visual Scientific Computing
15
作者 Dong, X. Wang, W. Wang, G. 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2001年第3期71-75,共5页
A scheme for general purposed FDTD visual scientific computing software is introduced in this paper using object-oriented design (OOD) method. By abstracting the parameters of FDTD grids to an individual class and sep... A scheme for general purposed FDTD visual scientific computing software is introduced in this paper using object-oriented design (OOD) method. By abstracting the parameters of FDTD grids to an individual class and separating from the iteration procedure, the visual software can be adapted to more comprehensive computing problems. Real-time gray degree graphic and wave curve of the results can be achieved using DirectX technique. The special difference equation and data structure in dispersive medium are considered, and the peculiarity of parameters in perfectly matched layer are also discussed. 展开更多
关键词 Computational methods Computer aided design Data structures Difference equations Finite difference method Iterative methods Natural sciences computing Object oriented programming Parameter estimation Three dimensional computer graphics time domain analysis
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矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的不确定性结构载荷识别 被引量:3
16
作者 李晓旺 黄科 +2 位作者 魏广威 杨翔飞 黄磊 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期677-683,共7页
为了反演作用在不确定性结构上的动态激励上下界,在时域内建立了一个矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的载荷识别算法。首先依据矩阵摄动理论将动载荷近似表示为中值和摄动量相叠加的一阶泰勒多项式形式,然后引入Newmark-β逐步积分... 为了反演作用在不确定性结构上的动态激励上下界,在时域内建立了一个矩阵摄动和Newmark-β逐步积分相结合的载荷识别算法。首先依据矩阵摄动理论将动载荷近似表示为中值和摄动量相叠加的一阶泰勒多项式形式,然后引入Newmark-β逐步积分算法对振动学微分方程解耦,推导一个将输入载荷、输出响应和结构特性联系在一起的线性振动离散方程,借助该方程反求出动载荷的中值和摄动量,最终获得动载荷的上下边界。数值算例结果表明,该方法可以高效准确地重建载荷的上下边界,并具有优良的抗噪性能。 展开更多
关键词 矩阵摄动 Newmark-β 不确定性结构 时域 载荷识别
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高速集成电路互连线结构的时域波形灵敏度分析 被引量:2
17
作者 李新 李征帆 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期69-72,共4页
利用渐近波形估值法(AWE)分析包含有耗、互耦传输线电路的时域波形灵敏度.该方法可计算电路响应对电路中的集总元件、分布元件及电路物理参量的时域波形灵敏度.将计算结果与扰动法的结果相比较,表明该方法有好的准确性.
关键词 集成电路 互连线结构 时域波形灵敏度
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基于分布式光纤声振传感的索结构监测 被引量:3
18
作者 况卓林 李素贞 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期195-203,共9页
索结构凭借自身良好的抗拉性能被广泛应用于工程领域。因而拉索索力是影响其安全性的重要因素,对其进行测试十分必要。现工程中索力测试多采用自振频率法,其大多是通过加速度计或计算机视觉测量拉索自振频率,从而计算拉索索力值。而近... 索结构凭借自身良好的抗拉性能被广泛应用于工程领域。因而拉索索力是影响其安全性的重要因素,对其进行测试十分必要。现工程中索力测试多采用自振频率法,其大多是通过加速度计或计算机视觉测量拉索自振频率,从而计算拉索索力值。而近年发展出的相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)仅凭1根成本较低的通信光纤即可实现结构内全部拉索的自振频率测量,具有较好的测试前景。然而在实际中,用于确定分布式光纤系统灵敏度的有效光弹系数并不唯一。为确保φ-OTDR应用于索力测试的数据来源可靠,本研究通过将传感光纤粘贴于拉索搭建了用于索结构监测的分布式光纤传感系统性能标定平台,基于数字图像相关法对不同设计工况下的拉索跨中位移信号进行测量,并通过分析拉索模型将跨中位移信号转换为轴向信号,最后通过对比拉索轴向信号以及φ-OTDR采集信号从而实现了分布式光纤传感系统的标定实验。 展开更多
关键词 标定 相位敏感光时域反射计 传感光纤 应变 索结构
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基于灰色关联分析法的驾驶室结构轻量化优化设计
19
作者 汤金帅 刘夫云 +1 位作者 刘凯扬 邓聚才 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第7期64-68,126,共6页
针对汽车结构轻量化优化时间长、变量筛选客观性差的问题,以某商用车驾驶室为研究对象,提出一种基于灰色关联分析法的驾驶室结构轻量化优化方法。首先,在隐式参数化建模软件SFE-Concept中建立商用车驾驶室隐式参数化模型,利用OptiStruc... 针对汽车结构轻量化优化时间长、变量筛选客观性差的问题,以某商用车驾驶室为研究对象,提出一种基于灰色关联分析法的驾驶室结构轻量化优化方法。首先,在隐式参数化建模软件SFE-Concept中建立商用车驾驶室隐式参数化模型,利用OptiStruct求解器对驾驶室模型进行基础性能分析;其次,结合有限元前处理软件HyperMesh重新划分驾驶室结构,以弹性模量为设计变量进行驾驶室结构灵敏度分析;再次,采用灰色关联分析法在试验设计之前筛选出33个零件厚度、截面变量;最后,构建径向基-响应面混合近似模型,利用序列二次规划算法进行驾驶室结构轻量化优化。优化结果表明:在弯扭刚度、一阶扭转模态频率基本不变的条件下,驾驶室质量降低24.5 kg,减轻了8.0%,一阶弯曲模态频率提升了13.9%,驾驶室结构轻量化优化效果较佳。 展开更多
关键词 优化时间 隐式参数化 结构灵敏度分析 灰色关联分析法 混合近似模型
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基于MICCD的时变结构模态参数辨识
20
作者 王豪 蓝鲲 +1 位作者 夏国江 耿胜男 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期227-233,263,共8页
提出了一种基于MICCD的时变结构模态参数辨识方法。无需测量结构所受的复杂激励,仅将多测点的结构响应作为输入,通过引入广义参数化时频变换提高时频分布的分辨率,实现各模态瞬时频率的准确辨识,随后将瞬时频率信息作为MICCD的输入,再... 提出了一种基于MICCD的时变结构模态参数辨识方法。无需测量结构所受的复杂激励,仅将多测点的结构响应作为输入,通过引入广义参数化时频变换提高时频分布的分辨率,实现各模态瞬时频率的准确辨识,随后将瞬时频率信息作为MICCD的输入,再通过最小二乘法求解多元线性方程组获得各分量的瞬时振幅系数,实现各模态分量在时域上的准确分离,同一时刻下各通道同阶分量的瞬时振幅之比即为结构的瞬时振型。在白噪声激励下利用三自由度时变结构的数值仿真对该方法进行分析,结果表明:在某些阶模态参数的辨识方面,基于MICCD的模态参数辨识方法模态辨识结果较基于传统MVMD的模态辨识方法更加全面,且模态辨识精度更高,也不会出现“模态混叠”现象。 展开更多
关键词 时变结构 模态参数辨识 MICCD 广义参数化时频变换 MVMD
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