毕业设计外文资料翻译2011

毕业设计外文资料翻译题目考虑模型误差和模态测量不确定度的模态扩展学院土木建筑学院专业土木工程班级土卓1201学生李家鹏学号20120622101指导教师王蕾二〇一六年3月3日济南大学毕业设计外文资料翻译-1-考虑模型误差和模态测量不确定度的模态扩展华鹏陈*1，香港Fahtee1和易清镍21格林威治大学工程学院，查塔姆海运，肯特，英国ME44TB，2香港理工大学土木及结构工程系红磡、九龙、香港（2012年6月27日经修订的2012年6月10日，接受2012年3月19日）摘要。模式扩展是有用的结构动力学研究，如振动为基础的结构健康监测；然而，大多数现有的扩展方法不能考虑模型误差的有限元模型和测量的不确定性以及振动数据的模态特性。本文提出了一种可靠的方法扩展模式的形状，同时考虑误差分析模型和噪声测量的模态数据。所提出的方法存在一个未知的向量，包含结构参数之间差异的分析模型和测试结构的扰动力。是一种基于吉洪诺夫解集L曲线准则正则化算法用来减少测量的不确定性的影响，产生光滑优化扩张最小二乘法意义上的离子估计。由香港理工大学建立了广州塔的基准问题，然后用来证明所提出的扩展方法对实际结构的适用性。基准问题的研究结果表明，所提出的方法可以提供可靠的预测模式形状扩展用于从记录的环境振动测量确定的操作模态数据关键词：模态扩展；模型误差；摄动力；测量不确定度；正则化算法；广州塔的基准问题1.简介模态扩展在结构动力学研究中的许多应用，如模型的更新（莫特斯黑德和福斯维尔1993），相关分析研究（阿维塔比莱1999，是1991），结构系统辨识（TEE等人。2009）结构的损伤检测（陈2008，陈和bicanic2010）。在一般情况下，分析模式形状组成的一套完整的自由度（DOFs）可用于构建分析模型的有限元分析。然而，测得的数据集的实际结构的动态测试通常是不完整的，只存在于自由度与位置传感器安装，因为测量传感器的数量往往是有限的。为了克服这个问题，应考虑模式扩展，以消除实际测量的要求测试结构。*通讯作者，高级讲师，电子邮箱：[e-mail]济南大学毕业设计外文资料翻译-2-华鹏陈，香港FahTEE，倪一清大多数现有的模态扩展方法包括模型降阶变换矩阵作为一个扩展机制来获得不可测量的模态分量。文献表明，对减少或冷凝结构动力系统的特征尺寸方法的第一步出现在研究古堰（1965）。静态膨胀法假设在不可测的自由度的惯性力可以忽略不计。由于动态影响该方法的误差可以忽略，大惯性的动态问题，可能出现大的错误。因此，许多方法随后被提出，以提高扩展模式的形状的准确性。部分被基德认为是惯性项（1975），同时也包括静态的改进降低系统（IRS）方法（奥卡拉汉1989）。更精确的系统相当于减少膨胀过程（SEREP）技术可以保持正确的结构动态响应（奥卡拉汉等人。1989）。然而，如果实验模式的形状与相应的分析模式的形状没有很好的相关性，它可能会产生不准确的扩展估计。此外，个别模式的扩展依赖于整个设置的测量模式的形状，和扩展估计的准确性可能会受到影响的不确定性无关。另一类扩展技术可以表示为约束的最小化问题。例如，Kammer（1987）用一个无约束的最小二乘最小化的方法来减少扩展模式形状和配对分析模式形状之间的误差。要放松约束，并提出用不确定性的测量和分析模型，罚法和二次不等式约束最小二乘最小化（莱文西等人。1996）。在一般情况下，这些方法需要有关的模态特性或结构参数，如质量和刚度的模态扩展过程中分析模型的结构参数。由于结构的差异，他们不考虑模型的误差参数之间的分析模型和测试结构。此外，他们无法实施有效措施，以减少不确定度对模型扩张估计的影响。最近，陈（2010）提出了一个新的方法，使用的摄动力扩大实验模式的形状，考虑在膨胀过程中分析模型的误差。结果表明，所提出的方法比常用的扩展方法具有更好的性能，特别是在有限的模态测量数据的情况下，大的建模误差和测量噪声严重。本文不仅塑造了一个可靠的实验模态数据的方法还介绍了通过考虑模型误差分析模型和减少不确定性的影响扩大的实验模式。该方法存在一个未知的向量，包含结构参数之间差异的分析模型和测试结构的扰动力。这个未知的扰动力，从分析和测量得到模态数据，而不需要信息的控制方程的逆预测测试结构的电子结构参数。基于吉洪诺夫解集L曲线准则正则化算法来减少测量噪声的影响，产生光滑可靠的扩展估计。由香港理工大学建立了广州塔基准问题（工）来验证其有效性和适用性以扩大实际的土木工程结构实验模态的能力（陈等人提出的方法。2011，镍等。2012）。通过使用随机子空间记录的环境加速度测量结构特性，如频率和不完整的实验模态的模态特性的识别。济南大学毕业设计外文资料翻译-3-考虑模型误差和模态测量的模态扩展识别技术。采用建议的扩展技术，扩展不完整的实验数据集到相关的分析坐标集。基准测试结果表明，该方法与考虑的建模误差和测量的不确定性的实际复杂土木工程的扩展模式的形状工程产生可靠的估计。2。SHM基准问题广州塔位于中国广州，总高度为610米，即一个454米高的主塔和一个156米高的天线桅杆。该结构是世界上最高的完成塔之一，并于2010年九月开始运作。该塔包括一个钢筋混凝土内筒和一个由24个钢管混凝土柱组成的钢管外筒。在建设和服务阶段，一个复杂的长期结构健康监测（SHM）系统，由700个以上的传感器组成。一个总数量20个的单轴加速度计安装在八个不同的水平，并安装在内部结构的剪力墙。四个单轴加速度计放置在第四个和第八个楼层和2个单轴加速度计在每个剩下的六层，如图1（1）所示。该塔已被确立为国际基准问题的发生结构健康监测研究。塔和SHM系统的细节可以在Ni等人在研究中发现。（2009、2011）。为了进行结构健康监测和相关研究，对复杂的三维有限元模型的基础上降阶三维梁模型，如图1（b）（Ni等人。2012）。在研究中得出的分析模型，该塔是仿照作为一个悬臂梁与38个节点（节点安装传感器标记在图）和37个光束的元素，即，27个元素的主塔和上桅杆的10个元素。结构的竖向位移是在减少的分析模型忽略了，每个节点共有5个自由度，即两水平平动自由度三合理的自由度。因此，每个梁单元有10个自由度，减少了分析模型共有固定端在基地的185自由度。简化模型进行了微调，动态特性一致的全模型尽可能地接近。前15种模式的减少和完整的模型的频率和模式的形状进行了比较，它们非常接近彼此。环境振动测量，记录通过SHM系统24小时从一月19下午18:00至一月20日下午18:00与50赫兹的采样频率对比，由香港邮政发行SHM高层细长结构第一阶段的基准问题。加速度测量记录的加速度计的1和2在第一个60秒是下午19:00后期间绘制在图1（c）。在这项研究中，环境振动测量记录从下午19:00至20:00采用识别的模态特性塔。随机子空间识别技术，然后利用提取的测试结构的模态特性，如固有频率、阻尼比、振型（自由度的意钟声）。该技术可以通过使用强大的数字技术识别状态空间矩阵，对加速度测量的基础，如奇异值分解（Peeters和Roe对照1999），并从环境振动测量中产生可靠的运行模态特性。济南大学毕业设计外文资料翻译-4-从运行模态分析，塔的固有频率可以提取华鹏陈，香港FahTEE，倪一清图1广州塔基准问题：（一）安装加速度计的位置（在陈等人。2011），（乙）降阶有限元模型及（三）加速度计01和02加速度测量图2用于随机子空间识别技术的加速度数据的稳定图记录输出的振动测量，如图2所示的稳定图所示。确定的工作模态特性，包括频率，阻尼比和模式的形状，结合有限元分析的模态数据，摘要列于表1。济南大学毕业设计外文资料翻译-5-表1从有限元模型计算的记录环境振动测量和模态数据中确定的工作模态特性模式设计测量差异阻尼MAC模式描述频率（赫兹）频率（赫兹）(%)(%)价值10.1110.09023.812.970.904短轴弯曲20.1590.13121.196.180.938长轴弯曲30.3470.366-5.170.240.888短轴弯曲40.3690.422-12.50-1.500.888长轴弯曲50.4000.474-15.590.070.869短轴弯曲60.4620.504-8.460.380.104扭转70.4870.520-6.310.070.783长、短轴弯曲80.7380.796-7.210.200.797短轴弯曲90.9040.966-6.440.330.771长轴弯曲100.9971.151-13.340.100.701短轴弯曲111.0371.191-12.860.030.753长轴弯曲121.1211.251-10.380.160.161扭转通过协方差驱动随机子空间识别技术确定阻尼比具有较高的不确定性，可能偶尔会由于模型阶数过估计出现负阻尼（德勒克和彼得斯2011）。结果表明，从环境振动测量和计算从分析模型中确定的频率之间的差异是比较大的，具有最高为基频的23.81%的可靠性差异。从确定不完整的模态和限制相同的自由度分析的特征向量计算MAC的对角线值。除了双扭转模式，即，第六和第十二模式的识别和分析模式之间的相关性。