论文摘要
振动模态参数识别的目的是为结构系统的振动特性分析、损伤诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。联合时频分析方法是近年来在信息工程领域发展起来的分析方法，能同时在时域和频域内分析信号的时频特征，是分析非平稳信号的有力工具，极大地推动了实验模态分析的发展。本文综述了常用的小波变换和近年来提出的Hilbert-Huang变换在模态参数识别中的研究现状，在总结前人工作的基础上，针对密集模态参数识别精度低的问题，进行了关于密集模态分离方法的研究。分析了造成密集模态参数识别精度低的原因，根据影响模态混叠程度的固有频率和阻尼比两大主要因素，定义了定量衡量模态间混叠程度的模态密集度因子。提出了用逆衰减指数窗降低模态密集度，然后用带通滤波分离模态的方法。研究了去噪方法，理论证明了小阻尼情况下相关处理去噪方法的模态参数不变性。通过对四自由度弹簧质量系统的稀疏模态响应和三自由弹簧质量系统含密集模态的响应用小波变换的方法进行模态参数识别，对比发现密集模态参数识别精度差的问题，并用密集模态分离方法改进了密集模态的参数识别效果。通过对四自由度弹簧质量系统的稀疏模态响应和三自由弹簧质量系统含密集模态的响应用Hilbert-Huang变换的方法进行参数识别，通过对比，同样发现密集模态参数识别精度差的问题，也用密集模态分离方法改进了密集模态的参数识别效果。分析了西宁北川河桥的实测数据，用带通滤波分离模态后，再分别用小波变换方法和Hilbert-Huang变换方法进行了模态参数识别，与相关文献的识别结果进行对比，验证了带通滤波分离稀疏模态的有效性。另外，设计了一个两自由度的密集模态实验模型，采用密集模态分离方法对密集模态进行分离后，再分别用小波变换方法和Hilbert-Huang变换方法进行了模态参数识别，还用同样的方法对某一楼房实测的密集模态信号进行了参数识别，效果较好，验证了基于逆衰减一带通滤波的密集模态分离方法的有效性。