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第1章 绪论1

1.1 水工结构反问题的提出3

1.1.1 反问题的定义3

1.1.2 流激振动动力学反问题的提出4

1.1.3 流激振动动力学反问题的分类5

1.1.4 流激振动动力学正、反问题的关系6

1.2 水工结构模态参数辨识方法及现状6

1.2.1 传统的模态参数辨识方法7

1.2.2 基于环境激励的模态参数辨识方法8

1.2.3 基于环境激励的模态参数辨识研究进展12

1.3 本书章节框架16

参考文献17

第2章 水工结构泄流振动响应信号处理方法22

2.1 振动信号处理的基本概念22

2.1.1 振动过程描述及分类22

2.1.2 随机振动的特点23

2.2 随机振动信号处理方法23

2.2.1 消除多项式趋势项23

2.2.2 采样数据的平滑处理25

2.3 随机振动信号的统计方法27

2.3.1 概率分布函数和概率密度函数27

2.3.2 均值、均方值及方差27

2.3.3 相关函数28

2.4 经典振动信号滤波方法29

2.4.1 数字滤波30

2.4.2 卡尔曼滤波34

2.4.3 小波滤波36

2.4.4 奇异值分解滤波41

2.5 基于二次滤波技术的泄流结构振动响应信号处理42

2.5.1 经验模态分解43

2.5.2 小波阈值与EMD联合滤波原理44

2.5.3 小波阈值与EMD联合滤波流程图45

2.5.4 仿真分析48

2.5.5 工程实例——拉西瓦拱坝水弹性模型特征参数提取53

2.6 随机振动信号的积分和微分变换61

2.7 随机振动信号的频谱分析63

2.8 本章小结67

参考文献68

第3章 振动测试传感器优化布置方法70

3.1 概述70

3.2 传感器优化布置方法71

3.2.1 传统有效独立法原理71

3.2.2 距离系数-有效独立法原理72

3.2.3 有效独立-总位移法74

3.2.4 平均加速度幅值-变形比法75

3.3 有限元仿真理论与方法77

3.3.1 有限元仿真理论79

3.3.2 有限元模拟方法80

3.4 算例分析与效果评价81

3.4.1 建立模型及模态分析81

3.4.2 四种传感器优化布置方案82

3.4.3 方案评价83

3.5 本章小结87

参考文献88

第4章 基于带通滤波的模态参数综合辨识90

4.1 传统模态参数时域辨识方法90

4.1.1 随机减量法90

4.1.2 自然激励技术94

4.1.3 ITD法96

4.1.4 STD法99

4.1.5 复指数法101

4.1.6 ARMA模型时间序列法102

4.2 工程实例105

4.3 本章小结109

参考文献109

第5章 基于系统状态空间的模态参数辨识110

5.1 系统的可辨识性110

5.1.1 系统的状态空间方程描述110

5.1.2 系统的可控性与可观性113

5.1.3 系统最小实现115

5.2 基于ERA算法的模态参数辨识115

5.3 基于SSI算法的模态参数辨识117

5.3.1 随机子空间算法118

5.3.2 模态参数提取120

5.4 基于奇异熵增量的系统定阶120

5.4.1 奇异熵增量121

5.4.2 系统阶次的选取准则122

5.5 噪声模态的剔除及算法流程123

5.5.1 ERA算法噪声模态剔除及算法流程123

5.5.2 SSI算法噪声模态剔除及算法流程124

5.5.3 仿真实例125

5.6 ERA算法与SSI算法的异同126

5.7 高坝泄流结构的水流荷载特点127

5.7.1 高拱坝泄流脉动荷载特点127

5.7.2 溢流坝泄流脉动荷载特点129

5.8 工程实例1——拉西瓦拱坝水弹性模型模态参数辨识131

5.8.1 基于ERA算法的拱坝模态参数辨识131

5.8.2 基于SSI算法的拱坝模态参数辨识133

5.8.3 辨识结果分析136

5.9 工程实例2——三峡溢流坝及左导墙工作模态参数辨识136

5.9.1 三峡溢流坝及左导墙振动测试137

5.9.2 溢流坝及左导墙工作模态参数辨识139

5.9.3 对比分析与验证141

5.10 高坝泄洪振动的状态监测系统实现148

5.11 本章小结148

参考文献149

第6章 基于HHT变换的模态参数辨识151

6.1 HHT变换基本理论151

6.1.1 EMD算法151

6.1.2 Hilbert变换152

6.1.3 Hilbert谱153

6.2 HHT模态参数辨识原理153

6.3 HHT法的优越性155

6.4 仿真实例156

6.5 工程实例161

6.5.1 三峡重力坝161

6.5.2 景电工程渡槽163

6.6 本章小结170

参考文献171

第7章 基于独立分量分析的模态参数辨识172

7.1 独立分量基本理论172

7.1.1 独立分量的问题描述173

7.1.2 独立分量的基本假设173

7.1.3 独立分量的预处理173

7.1.4 独立分量的独立性判据175

7.1.5 一种重要的ICA算法-FASTICA算法177

7.2 独立分量技术辨识模态参数177

7.3 模型试验178

7.3.1 试验概况178

7.3.2 独立分量技术辨识模态参数179

7.4 本章小结183

参考文献183

第8章 基于频域法的工作模态参数辨识185

8.1 频域分解法的基本原理185

8.1.1 结构泄流激励响应间的互功率谱函数理论185

8.1.2 辨识算法186

8.1.3 功率谱密度函数的模态频率置信区间（MCF）的确定187

8.1.4 阻尼比的计算188

8.2 数值模型验证189

8.3 泄流激励下高拱坝模态参数频域法辨识与验证193

8.3.1 高拱坝模态参数频域法辨识193

8.3.2 对比分析与验证197

8.4 本章小结199

参考文献200

第9章 结论与展望201