[发明专利]一种基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法

权利要求书

1.一种基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，从加装于结构上的传感器中提取各风致振动的非平稳响应，对提取的非平稳振动响应数据进行频域功率谱分析，得到非平稳振动功率谱，识别非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果，采用能量最大频率正负一定范围的带通滤波器对非平稳振动响应数据进行滤波；

步骤2，采用既定长度段区域最大值三次样条插值的方法计算滤波后非平稳振动响应数据的上包络线，搜索上包络线的固定份数等分段的最大值大于整个上包络线最大值固定比例的多个局部最大值，以最后一个局部最大值开始到一定长度后的终点的上包络线数据作为上包络线的最后一个下降段；

步骤3，根据上包络线的最后一个下降段位置确定相应位置滤波后非平稳振动的最后一个下降段数据，计算滤波后非平稳振动最后一个下降段数据的快速傅里叶变换结果并求其共轭复数，以两者乘积的快速傅里叶逆变换结果的前一半数据中的固定长度数据构造脉冲响应函数，并对构造的脉冲响应函数归一化；

步骤4，采用欠阻尼单自由度系统的指数衰减函数拟合归一化后的脉冲响应函数，拟合参数中的阻尼比拟合值即为风致振动非平稳响应的阻尼比识别结果。

2.根据权利要求1所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，所述步骤1的方法具体如下：

步骤1.1，从加装于结构上的加速度、速度或动位移传感器的时序监测数据中提取各风致振动的非平稳响应；

步骤1.2，对提取的非平稳振动响应数据进行频域功率谱分析，得到非平稳振动功率谱，采用峰值法识别非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果Fr；

步骤1.3，采用能量最大频率正负一定范围的带通滤波器对非平稳振动响应数据进行滤波，所述一定范围取结构各阶固有频率间最小差值的0.45至0.5倍中的任意值。

3.根据权利要求1所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，所述步骤2的方法具体如下：

步骤2.1，设定传感器采样频率的整数倍为既定长度段，计算滤波后非平稳振动响应数据在每个既定长度段的最大值，采用三次样条插值方法基于各既定长度段的最大值对最大值位置外的其余采样点坐标位置进行插值计算，并以所得插值曲线作为滤波后非平稳振动响应数据的上包络线；

步骤2.2，将上包络线等分为固定份数，搜索上包络线各等分段的最大值中大于整个上包络线最大值固定比例的多个局部最大值，以从最后一个局部最大值开始到一定长度后的终点的上包络线数据作为上包络线最后一个下降段。

4.根据权利要求3所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，所述整数倍为1倍，固定份数为20份，固定比例为9/10，从最后一个局部最大值开始到一定长度后的终点具体为从最后一个局部最大值到上包络线最后一个点长度的8/10求整。

5.根据权利要求1所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，所述步骤3的方法具体如下：

步骤3.1，根据上包络线的最后一个下降段位置确定相应位置滤波后非平稳振动的最后一个下降段数据；

步骤3.2，计算滤波后非平稳振动最后一个下降段数据的快速傅里叶变换结果并求其共轭复数，并求两者乘积的快速傅里叶逆变换结果，从快速傅里叶逆变换结果的前一半数据中截取固定长度的数据构造脉冲响应函数，对构造的脉冲响应函数采用全部截取数据除以其中最大值的方式进行归一化。

6.根据权利要求5所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，所述固定长度为1/Fr乘以传感器采样频率所得结果的固定倍数，Fr为非平稳振动功率谱中能量最大的频率结果。

7.根据权利要求1所述的基于风致振动非平稳响应的结构阻尼比识别方法，其特征在于，步骤4所述采用欠阻尼单自由度系统的指数衰减函数拟合归一化后的脉冲响应函数，计算公式如下：

式中，y(t)为采用欠阻尼单自由度系统指数衰减函数拟合脉冲响应函数时的拟合曲线，A＝1，ζ为结构阻尼比，f_n为振动的频率，取f_n＝Fr，t为振动的时间自变量，为振动的初相位。