摘要
准确获取作用在结构上的外载荷，是进行结构强度分析、健康监测与故障诊断等的基础。基于Wilson-θ的动载荷识别方法具备较高的精度、较好的数值稳定性等优点，近年来被广泛应用于动载荷识别领域，但在实际工程应用中还存在一些不足。完善动载荷识别方法，提升识别的精度及鲁棒性，提高其工程实用性，是动载荷识别研究的热点和难点。 初值的选择以及求逆矩阵的性态是影响载荷识别精度和稳定性的重要因素。本文基于Wilson-θ动载荷识别法，对其存在的初值敏感、传递矩阵病态等问题展开探究，尝试从测点组合选择的角度降低传递矩阵的病态性，通过技术手段修正初始值以改善初值敏感问题，并结合地震时程分析理论，尝试将该方法的应用延伸至地震载荷识别中。主要取得了如下成果和结论: (1)针对动载荷识别求逆过程中的病态问题，探究了一种基于先验条件的测点组合选择方法。结合Wilson-θ动载荷识别法递推公式，在公式推导的基础上分析测点位置组合与传递矩阵性态的因果关系，通过计算与测点位置相关的先验信息，根据先验条件判断式，确定较优测点组合，避免传递矩阵中任意两列之间过高的相关性，改善了传递矩阵的病态性，提高了动载荷识别的稳定性和精度，为载荷识别时测点组合的选择提供了一种方法依据。 (2)针对Wilson-θ动载荷识别法中存在的初值敏感问题，通过引入多项式拟合法实现对初始值的修正。在对Wilson-θ动载荷识别法递推式推导的基础上，探究了初始误差在递推公式中的传递原理，得到了初值误差与位移、速度计算结果的关系式，通过引入多项式拟合法计算位移趋势项，实现了对初始位移、速度数据的修正以及对Wilson-θ动载荷识别法的改进，解决了该方法的初值敏感问题，提高了其载荷识别精度及鲁棒性。 (3)推导了基于Wilson-θ法的地震载荷识别递推式。通过提取结构模型特性矩阵，实现从ANSYS建模到MATLAB计算的地震载荷识别模式，在此基础上，根据地震波作用的特点，完成了地震载荷识别公式的推导，并通过仿真算例验证了该方法的有效性和正确性。
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