Xác định cản nhớt của kết cấu sử dụng phương pháp dải tần số cực trị

Từ khóa:

Ước lượng cản nhớt
phương pháp dải tần số cực trị
phương pháp dải tần số nửa công suất
dao động kết cấu
hàm phản ứng tần số.

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2024.vi.vol3-3

Tóm tắt:

Phương pháp dải tần số nửa công suất là phương pháp đơn giản và được sử dụng rộng rãi để nhận dạng cản trong nghiên cứu thực nghiệm về dao động kết cấu. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ hiệu quả trong hệ có cản nhỏ và các tần số riêng tách biệt. Bài báo này trình bày phương pháp dải tần số cực trị và đề xuất một công thức để ước lượng tỷ số cản nhớt từ các điểm cực trị của đồ thị phần thực trong phân tích phổ chuyển vị của kết cấu. FRF chuyển vị thu được bằng biến đổi Fourier các tín hiệu mô phỏng tải trọng và phản ứng của hệ. Kết quả cho thấy phương pháp dải tần số cực trị có thể nhận dạng cản nhớt trong kết cấu có một hoặc nhiều bậc tự do với các mức cản khác nhau.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1] Patrick Paultre (2011), Dynamics of Structures, Wiley-ISTE, London.

[2] A. K. Chopra (2011), Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, 4/E, Prentice Hall, Boston. 

[3] D. J. Ewins (2011), Modal Testing: Theory, Practice, and Application, 2nd Ed., Research Studies, New York. 

[4] Ibrahim S. R. (1977). Random Decrement Technique for Modal Identification of Structures. Journal of Spacecraft and Rockets, 14 (11), pp. 696-700.

[5] Spitznogle F. R., Quazi A. H. (1970). Representation And Analysis Of Time-Limited Signals Using A Complex Exponential Algorithm. The Journal of The Acoustical Society of America, Vol. 47, No. 5 (Part l), pp.1150-1155.

[6] Brown D. L., Allemang R. J., Zimmerman R., Mergeay M. (1979). Parameter Estimation Techniques For Modal Analysis. SAE Technical Paper Series, No. 790221.

[7] Richardson M. H. & Formenti D. L. (1986). Global Frequency and Damping from Frequency Response Measurements, Proceedings of the 4th IMAC, Los Angeles, California, pp. 1-7.

[8] Ta Duc, Tuan., Le Anh, Tuan., Vu Dinh, Huong. (2018). Estimating Modal Parameters of Structures Using Arduino Platform. In: Nguyen-Xuan, H., Phung-Van, P., Rabczuk, T. (eds) Proceedings of the International Conference on Advances in Computational Mechanics 2017. ACOME 2017. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Singapore.  DOI: 10.1007/978-981-10-7149-2_76.

[9] H. P. Yin (2008), “A new theoretical basis for the bandwidth method and optimal power ratios for the damping estimation”, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 22, pp. 1869-1881. DOI: 10.1016/j.ymssp.2008.01.011

[10] H. P. Yin (2010), “An average inverse power ratio method for the damping estimation from a frequency response function”, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 24, 
pp. 617-622,. DOI: 10.1016/j.ymssp.2009.10.019.

[11] B. A. Olmos and J. M. Roesset (2010), “Evaluation of the half-power bandwidth method to estimate damping in systems without real modes”, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Vol. 39, No. 14, pp. 1671-86. DOI: 10.1002/eqe.1010.

[12] I. Wang (2011), “An Analysis of Higher Order Effects in the Half Power Method for Calculating Damping”, Journal of Applied Mechanics, Vol. 78, No. 1, 014501. DOI: 10.1115/1.4002208.

[13] G. A. Papagiannopoulos and G. D. Hatzigeorgiou (2011), “On the use of the half-power bandwidth method to estimate damping in building structures”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 31, pp. 1075-9. DOI: 10.1016/j.soildyn.2011.02.007.

[14] J. Wang, F. Jin, and C. Zhang (2012), “Estimation error of the half-power bandwidth method in identifying damping for MDOF systems”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 39, pp. 138-142. DOI: 10.1016/j.soildyn.2012.02.008.

[15] J. Wang, D. Lü, F. Jin, and C. Zhang (2013), “Accuracy of the half-power bandwidth method with a third-order correction for estimating damping in MDOF systems”, Earthquake Engineering And Engineering Vibration, Vol. 12, pp. 33-38. DOI: 10.1007/s11803-013-0149-1.

[16] B. Wu (2015), “A correction of the half-power bandwidth method for estimating damping”, Arch Appl Mech, Vol. 85, pp. 315-320. DOI: 10.1007/s00419-014-0908-0

[17] Vũ Đình Hương, Lê Anh Tuấn, và Nguyễn Văn Trọng, “Phương pháp độ rộng dải tần số tổng quát trong bài toán nhận dạng cản nhớt của kết cấu”, Tạp chí Xây dựng, Số 03/2015, tr. 61-63, 2015. 

[18] Vũ Đình Hương và Phạm Đình Ba (2015), “Nâng cao độ chính xác của phương pháp nhận dạng cản nội ma sát từ số liệu đo hàm phản ứng tần số gia tốc của kết cấu”, Tạp chí Xây dựng, Số 04, tr. 70-72.

[19] B. Wu, W. Liu, and X. Wu (2018), “A damping estimation method based on power ratio”, Arch Appl Mech, Vol. 88, pp. 1919-1927. DOI: 10.1007/s00419-018-1434-2

[20] Vũ Đình Hương (2016), “Nhận dạng cản trong dao động của kết cấu công trình”, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật quân sự, Hà Nội.