动力系统非线性行为识别方法与验证  

Nonlinear behavior identification approach and its validation for dynamic system

作　　者：许斌[1,2] 贺佳[1] Sami F.Masri 

机构地区：[1]湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082 [2]湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室,湖南长沙410082 [3]南加州大学土木工程系,美国洛杉矶ca90089

出　　处：《土木工程学报》2011年第S1期24-30,共7页China Civil Engineering Journal

基　　金：国家自然科学基金(50978092);湖南省自然科学基金杰出青年基金(08JJ1009);教育部新世纪人才支持计划(NCET-08-0178)

摘　　要：在构建动力非线性系统恢复力的幂级数多项式模型的基础上,提出一种完全基于结构激励和响应时间序列的非线性恢复力识别方法,并通过一个带非线性构件(磁流变阻尼器)的四层结构模型在不同激励方式下的动力测试数据对该方法的有效性进行验证。有别于传统的系统识别方法,本方法不需要已知结构质量分布,也不需要提取系统特征值信息,而是直接根据系统时域信息进行恢复力识别。对于结构各自由度均受到外激励的情况,基于实测数据,运用最小二乘优化算法识别出恢复力模型的各个参数,进而得到模型振动过程中磁流变阻尼器提供的阻尼力随时间的变化情况,并与试验实测结果进行比较。针对结构仅有部分自由度受外激励的情况,对以上方法进行扩展,分步确定结构各层间恢复力并与实测结果进行比较。结果表明,该非线性恢复力识别法无论在结构全部或者部分自由度受激励的情况下均能有效地识别出结构的非线性恢复力,可为土木工程结构在地震等动力荷载作用下的损伤评估提供新的方法。在构建动力非线性系统恢复力的幂级数多项式模型的基础上,提出一种完全基于结构激励和响应时间序列的非线性恢复力识别方法,并通过一个带非线性构件(磁流变阻尼器)的四层结构模型在不同激励方式下的动力测试数据对该方法的有效性进行验证。有别于传统的系统识别方法,本方法不需要已知结构质量分布,也不需要提取系统特征值信息,而是直接根据系统时域信息进行恢复力识别。对于结构各自由度均受到外激励的情况,基于实测数据,运用最小二乘优化算法识别出恢复力模型的各个参数,进而得到模型振动过程中磁流变阻尼器提供的阻尼力随时间的变化情况,并与试验实测结果进行比较。针对结构仅有部分自由度受外激励的情况,对以上方法进行扩展,分步确定结构各层间恢复力并与实测结果进行比较。结果表明,该非线性恢复力识别法无论在结构全部或者部分自由度受激励的情况下均能有效地识别出结构的非线性恢复力,可为土木工程结构在地震等动力荷载作用下的损伤评估提供新的方法。

关 键 词：非线性恢复力 幂级数多项式模型 磁流变阻尼器 最小二乘拟合 实测数据 全部激励 部分激励 

分 类 号：TU-55[建筑科学]