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基于环境激励的网架结构模态参数识别及有限元仿真
基于环境激励的网架结构模态参数识别及有限元仿真
摘要：
随着建筑结构规模的不断扩大和复杂性的增加，网架结构已成为现代建筑中常见的一种结构形式。网架结构的性能评估和健康监测对于确保结构安全和延长使用寿命至关重要。模态参数是描述结构振动特性的重要指标，准确识别网架结构的模态参数可以为结构健康监测和维护提供有力支持。本文提出了一种基于环境激励的网架结构模态参数识别方法，并进行了有限元仿真验证。
在模态参数识别方面，传统方法主要依赖于人工激励或大型试验设备，限制了其实际应用的范围。而基于环境激励的方法利用结构自身受到的环境激励来识别模态参数，无需人工干预和额外设备，具有较高的实用性。本文采用了自适应阻尼LeastSquares方法，将结构响应信号与环境激励信号进行计算，得到结构的模态参数。
为了验证方法的有效性，本文进行了有限元仿真实验。首先，建立了网架结构的有限元模型，并对其进行静力分析和模态分析，得到结构的振动特性。然后，通过在结构上施加不同的环境激励，获取结构的响应信号。将响应信号与环境激励信号进行处理，利用自适应阻尼LeastSquares方法识别出结构的模态参数。最后，将仿真结果与有限元模态分析结果进行对比，验证了方法的准确性和可靠性。
结果表明，基于环境激励的模态参数识别方法可以有效地提取出网架结构的振动特性。与传统方法相比，该方法无需额外设备和人工激励，避免了实验成本和操作难度。同时，该方法在准确性和实用性上都具有较高的优势，为网架结构的健康监测和维护提供了一种有效的手段。
关键词：环境激励，模态参数识别，网架结构，有限元仿真。
Abstract:
Withtheincreasingscaleandcomplexityofbuildingstructures,gridstructureshavebecomeacommonformofstructureinmodernarchitecture.Theperformanceevaluationandhealthmonitoringofgridstructuresarecrucialforensuringstructuralsafetyandprolongingtheservicelife.Modalparametersareimportantindicatorsfordescribingthevibrationcharacteristicsofstructures.Accuratelyidentifyingthemodalparametersofgridstructurescanprovidestrongsupportforstructuralhealthmonitoringandmaintenance.Inthispaper,amethodbasedonenvironmentalexcitationforidentifyingmodalparametersofgridstructuresisproposed,andfiniteelementsimulationisperformedtoverifythemethod.
Intermsofmodalparameteridentification,traditionalmethodsmainlyrelyonmanualexcitationorlarge-scaletestequipment,whichlimitstheirpracticalapplication.Themethodbasedonenvironmentalexcitationusestheenvironmentalexcitationreceivedbythestructureitselftoidentifythemodalparameters,withoutmanualinterventionandadditionalequipment,whichhashigherpracticality.Inthispaper,theadaptivedampingLeastSquaresmethodisusedtocalculatethestructuralresponsesignalsandenvironmentalexcitationsignalstoobtainthemodalparametersofthestructure.
Toverifytheeffectivenessofthemethod,finiteelementsimulationexperimentsareconducted.First,afiniteelementmodelofthegridstructureisestablished,andstatica