工程结构动力检测理论与应用PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1.1 工程结构检测的目的与意义 1

1.2 工程结构检测方法 2

1.3 结构动力检测的主要问题 3

第二章 结构模态参数的频域识别法 5

2.1 结构的传递函数和频响函数 5

2.1.1 单自由度体系 5

2.1.2 多自由度结构体系 7

2.2 结构频响函数的测试与估计 9

2.2.1 激振方法与选择 9

2.2.2 正弦稳态激振下频响函数的确定 11

2.2.3 环境随机激振下频响函数的估计 12

2.2.4 谱泄漏和频率分辨间隔对频响函数估计的影响 15

2.3 单自由度结构体系的模态参数识别 17

2.3.1 幅值法 17

2.3.2 分量法 18

2.3.3 导纳圆法 19

2.4 多自由度结构体系的模态参数识别 22

2.4.1 多自由度结构模态参数识别方法分类 22

2.4.2 单模态SISO识别法 22

2.4.3 多模态SISO识别法 24

2.4.4 多模态SIMO识别法 32

2.5 输入未知时结构的模态参数识别 33

2.5.1 频率的确定 34

2.5.2 振型的识别及其近似性 34

第三章 结构模态参数的时域识别法 40

3.1 ITD法 40

3.2 STD发 42

3.3 PRONY法 43

3.4 随机减量法 45

3.5 ARMA模型法 46

3.6 优化方法 48

第四章 结构物理参数的频域识别法Ⅰ-模态转换理论 50

4.1 方法分类 50

4.2 参数基准及质量矩阵和振型的修正 50

4.2.1 参数基准 50

4.2.2 质量矩阵的修正 51

4.2.3 振型的扩充 51

4.2.4 振型的修正 52

4.3 矩阵型直接识别法 54

4.3.1 由完全模态识别结构的刚度矩阵 54

4.3.2 Jacobi矩阵特征值反问题 55

4.3.3 实对称带状矩阵特征值反问题 58

4.4 矩阵型修正识别法 62

4.4.1 最小修正量法 62

4.4.2 振动法 63

4.4.3 模态约束下实对称矩阵的逼近 64

4.4.4 矩阵加法和乘法特征值反问题 65

4.5 参数型直接识别法 66

4.5.1 Newmark法 66

4.5.2 Ibrahim法 68

4.6 参数型迭代识别法 69

4.6.1 雅可比迭代识别法 69

4.6.2 摄动迭代法 74

4.6.3 Douglas-Reid迭代法 75

4.6.4 线性规划法 76

第五章 结构物理参数的频域识别法Ⅱ-对象化理论 79

5.1 悬臂型结构损伤识别的柔度法 79

5.1.1 弯剪型悬臂离散质量结构的特点 79

5.1.2 采用柔度法识别结构损伤的原因 79

5.1.3 损伤模型的建立 80

5.1.4 纯弯曲型离散质量悬臂结构的损伤参数识别 80

5.1.5 弯剪型离散质量悬臂结构的损伤参数识别 87

5.1.6 纯剪切型离散质量悬臂结构的损伤参数识别 89

5.1.7 悬臂结构损伤识别若干问题的证明与讨论 91

5.1.8 理论的数例验证 93

5.1.9 理论的试验验证 94

5.1.10 柔度法的意义 99

5.2 框架型结构损伤识别的两阶段法 99

5.2.1 结构刚度矩阵的凝聚 100

5.2.2 剪切型框架损伤参数的识别 102

5.2.3 一般框架型结构的损伤参数识别 103

5.2.4 算例 108

5.2.5 影响识别精度因素分析 111

5.3 框架型结构损伤识别的人工神经网络方法 113

5.3.1 人工神经网络应用于结构损伤识别的基本原理 113

5.3.2 BP网络 115

5.3.3 基于BP网络的多重分步识别方法 123

5.3.4 数值算例 127

5.3.5 试验验证 132

第六章 结构物理参数的时域识别法Ⅰ-经典理论 139

6.1 结构物理参数的时域识别模型 139

6.1.1 时域识别原理 139

6.1.2 时域识别模型 140

6.2 结构物理参数时域识别的基本准则 144

6.2.1 识别算法与识别准则 144

6.2.2 最小二乘准则 146

6.2.3 极大似然估计准则 147

6.2.4 预报误差准则 148

6.3 最小二乘法类系统识别算法 148

6.3.1 经典最小二乘估计 148

6.3.2 最小二乘递推算法 150

6.3.3 遗忘因子算法 152

6.4 卡尔曼滤波系统识别算法 153

6.4.1 结构动力系统状态方程 153

6.4.2 卡尔曼滤波算法 155

6.4.3 推广卡尔曼滤波算法 158

6.4.4 参数卡尔曼滤波算法 159

6.5 预报误差识别算法 161

6.5.1 一般方法 161

6.5.2 考虑残差滤波的算法 163

第七章 结构物理参数的时域识别法Ⅱ-动力复合反演 165

7.1 动力复合反演的基本概念 165

7.2 部分输入未知时的结构物理参数识别 166

7.2.1 工程背景与识别算法 166

7.2.2 算法收敛性证明 168

7.2.3 分析实例 169

7.3 基地输入未知时的结构物理参数识别 173

7.3.1 工程背景与识别算法 173

7.3.2 算法收敛性证明 174

7.3.3 分析实例 177

7.4 风荷载未知时的结构物理参数识别 179

7.4.1 结构风荷载 179

7.4.2 分组归一化统计平均算法 181

7.4.3 分析实例 182

7.5 不完备测量信息的重构 185

7.5.1 微分算子变换方法 185

7.5.2 积分算子变换方法 187

7.5.3 结构转角信息的重构 190

7.5.4 第二类复合反演问题求解初步 192

第八章 结构局部激振检测技术 196

8.1 局部震动中梁柱的固有频率 196

8.1.1 局部振动中的梁的频率方程 196

8.1.2 两端弹性转动约束梁的固有频率 199

8.2 利用固有频率识别梁的抗弯刚度和边界条件 204

8.2.1 可能性与必要条件 205

8.2.2 解析法 205

8.2.3 优化法 209

8.2.4 识别结果对固有频率误差的敏感性 217

8.2.5 两端转动约束刚度相同的梁的简化识别方法 230

8.3 脉冲锤击法识别梁的固有频率 231

8.4 试验验证 236

8.4.1 模型结构试验 236

8.4.2 实际结构试验 242

8.4.3 试验结构 245

第九章 机构模态参数和物理参数实测的有关问题 248

9.1 量测噪声对结构模态参数识别的影响 248

9.2 模态参数实测工程实测 252

9.2.1 工程概况 253

9.2.2 动力特性测试方案 254

9.2.3 模态识别结果 258

9.2.4 识别结果与设计计算结果的对比 260

9.2.5 分析和讨论 262

9.3 结构损伤参数与模态参数的相关性 262

9.3.1 悬臂型结构模态参数损伤敏感性研究 263

9.3.2 剪切型结构模态参数损伤敏感性研究 266

9.3.3 结论 268

9.4 结构的综合检测 270

9.4.1 概述 270

9.4.2 静态检测系统 270

9.4.3 综合检测方法 273

9.4.4 示例 275

索引 281