基于两阶段加载模式的改进模态推覆分析方法

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改进分析过程的模态pushover分析

Ｋｅｗｏｄ：ｅｅａｔ－ｐａｔｃａａｙｉＴｈｄｌｕｈｖｒａａｙｉＨｉｈｍｏａｙｒｓＴｈｌｓｉｃｌｓｉｎｌｓｓｅｍｏａｓｏｅｎｌｓｓｐｇ－ｄｌ
一
、
前言
都是近似成立的，但是这种方法对低层和中等高度结构弹塑性行为的评估结果却使人比较满意。对高层结构弹塑性行为的评估结果却不能令人信服，主要是因为高阶振型对高层结构的
（ｈａＸｉａｗｙＩｓｉｔ７４０）Ｓａｎｉａｔｕｅ１００Ｒｌｎｔ
ＡｂｔａｔＴｅｍｏａｐｓｏｅｎｌｓＡ）ｓｇｅｔｄｂｈｐａｇｔｔｅｒｏｉｌｃｍｅｔａｄｔｅｖｌｅｏｈｔｅｅｓｒｃ：ｈｄｌｕｈｖｒａａｉｆｙｓＭＰｕｇｓｅｙＣｏｒｅｓｈｏｆｄｓａｅｎｎｈａｕｆｔｅｏｈｒｒｐ
进行修复和加强，不需要改变整体结构的性能，能使整体而就
结构达到预定的使用功能；而利用传统的弹性分析，对不能满
适应分布可能得到较好的抗震性能评估，但是他们对实际工程人员来说概念复杂，计算量大，利于实际应用［ｌ。不５】Ｃｏｒ模态ｐｓｏｅ分析ｌ把结构离散成多质点的多自ｈｐａｕｈｖｒ７由度体系后，用振型分解反应谱理论把结构的振型进行分解，
反应贡献比较大，能被忽略＿。在解决高阶振型影响方不３ｎ面，很多人进行了深入研究。其中有人提出了横向力的自适有应分布模式，图尽量接近惯性力分布的时变性，然这种自试虽

不同加载模式下的pushover分析原理概述

不同加载模式下的pushover分析原理概述摘要：在Pushover分析结构的过程中，不同的侧向加载模式对于分析的结构会产生不同的影响，本文就主要研究一下Pushover分析的几种常见的侧向加载模式，并做基本介绍，为设计人员进行pushover分析提供帮助。

关键词：Pushover分析；侧向加载模式Abstract: In the process of Pushover analysis of structure, different loading modes for the analysis of the structure can produce different effect, this paper mainly studies the Pushover analysis of several common loading mode, and provide basic introduction for designers to Pushover analysis.Keywords: Pushover analysis；Lateral loading mode1、引言Pushover方法的早期形式是“能力谱方法”（Capacity Spectrum Method CSM），是基于能量原理的一些研究成果，试图将多自由度体系在大震作用下的弹塑性特性通过转化成单自由度来体现，目的是构思一种罕遇地震作用下结构抗震性能的快速评估方法。

Pushover方法最早是由Freeman等人在1975年提出的。

虽然这种方法不是Pushover方法的全部内容，但是作为结构抗震性能和结构地震易损性的一种快速的评估方法得到了一定应用和推广。

1986年，文献[1]明确地指出将能力谱法应用于评估强震作用下结构的内力和变形，并详细描述了其步骤。

自从1989年美国的Loma Prieta、1994年美国的Northridge和1995年日本的神户大地震以后，特别是随着90年代后基于位移昶的抗震设计（英文简称DBSD）和基于性能钴的抗震设计（英文简称PBSD）等理论的出现和发展，Pushover分析法继承了这两种方法的理念，因此也得到了重视和发展，至此弹塑性分析的理论框架构架基本形成。

关于改进模态Pushover方法的探讨

ｆｒｎｅｇｔｒｎｌｚｄｕｉｇｂｔｎ－ｔｇｎｗｏｓａｅＭＰＡｒｃｄｒ．Ｔｈｅｕｔｈｗｈｔｅｅｔｈｉｈｓａｅａａｙｅｓｎｏｈｏｅｓａｅａｄｔ～ｔｇｐｏｅｕｅｅｒｓｌｓｓｏｔａｔ－ｔｇＰｐｏｅｕｅｈｓｂｔｅｃｕａｙｉｈｎｌｓｓｏａｌｕｌｉｇ，ａｄｉｃｎａｓｅｕｅｗｏｓａｅＭＡｒｃｄｒａｅｔｒａｃｒｃｔｅａａｙｉｆｔｌｂｉｎｎｄｎａｌｏｂｓｄｉｔｎ
第１８卷第６期
２１００年１２月
安徽建筑工业学学报（院自然科学版）
ｎｕｔｙＪｕｎｌｆＡｎｕｎｔｔｔｆＡｒｈｔｃｕｅ＆ＩｄｓｒｏｒａｈｉＩｓｉｕｅｏｃｉｅｔｒｏ
Ｖｏ．８Ｎｏ６１１．
Ｄｅ．２０ｃ０１
ｔｒｓｎｔｉｐｐｒｈａｅａｏｄｎｄＡＳｕｅ．Ｉｈｓａｅ，ｔｅｌｔｒｌｌａｉｇｍｏｅｉＩＰＡｔｏｅｌｃｄｂｈｎＰｐｏｅｎｍｅｈｄｉｒｐａｅｙｔｅｏｅｉＭＡｒｃ一ｓｎ一
关于改进模态Ｐｓｏｅ方法的探讨ｕｈｖｒ
孙场，冯仲齐
７０５）１０５（安建筑科技大学理学院，西西安
摘
要：近年来，静力弹塑性分析方法得到了深入的研究和广泛的应用。为了使静力弹塑性分析Ｐｓｏｅ方ｕｅｄｎｃｅｉｔｃｆｅｉｌｉｇ，ｔｅＭＰｌａｉｇｍｏｅｉｄｖｄｄｉｔｗｏｓａｅ．ＡｎｗｏｆａｓｗｉｈｄｆｈＡｄｎｄｉｉｅｏｔｔｇｓｏｓｎｄｔｒｍｅｔｉ —

PUSHOVER分析方法全攻略

性能控制点确定方法
4、操作流程详解-分析与结果查看
第37页/共50页
结果图形——层-剪力曲线
4、操作流程详解-分析与结果查看
第38页/共50页
最大弹塑性层间位移角，判断是否满足《建筑抗震设计规范条或高规条要求
结果图形——层-层间位移角曲线
4、操作流程详解-分析与结果查看
第39页/共50页
4、操作流程详解-分析与结果查看
各步骤铰状态图形结果
第40页/共50页
各步骤铰状态结果
4、操作流程详解-分析与结果查看
第41页/共50页
ATC-40将房屋遭受地震后,可能出现的状态主要分为：IO(ImmediateOccupancy) -立即居住DC(DamageControl) -损坏控制LS(LifeSafety) -生命安全SS(StructuralStability)-结构稳定 ATC-40给出了梁、柱、墙等构件在上述几种相应状态下的塑性限值,无论何种类型铰,都可以用图表示,纵轴表示轴力、弯矩、剪力等,横轴表示轴向变形、曲率、转角等,其中B、IO、LS、CP(CollapsePrevention)、C为性能点,其中B点出现塑性铰,C点为倒塌点,CP为预防倒塌点,各性能点所对应的横坐标为相应的弹塑性位移限值。
4、操作流程详解-定义推覆工况
加载方式
第21页/共50页
4、操作流程详解-定义推覆工况
第22页/共50页
最大位移一般为总高度×弹塑性层间位移角限值，参见《建筑抗震设计规范条
选择基本模态作为Pushover荷载的分布模式。X向推覆，取x向平动的模态号，y向推覆，取y向平动的模态号。
4、操作流程详解-定义推覆工况
第18页/共50页
荷载增量很难获得稳定解

基于OpenSEES的结构性能分析方法研究

南京航空航天大学硕士学位论文基于OpenSEES的结构性能分析方法研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：***2011-03南京航空航天大学硕士学位论文摘要目前性能分析的主要方法包括逐步增量时程分析法（IDA）和静力弹塑性分析方法（Pushover）。

IDA方法并不适用于日常设计。

Pushover方法由于缺乏坚实的理论基础，目前并不存在普遍适用的最优实施方案，因此获得合理的结构非线性性能仍然非常困难。

建立普适于各类结构的性能分析方法，对促进基于性能抗震设计的研究与实践，有重要的理论价值和现实意义。

本文在OpenSEES框架下，提出了新的结构分析方法，为结构性能分析方法的进一步研究打下基础。

本文主要研究内容如下：（1）分析了OpenSEES软件内部主要结构和各模块相互协作的机理。

在OpenSEES环境下，通过典型算例对比研究了采用各种Pushover方法分析结构性能的特点与局限。

研究表明，多模态组合（MPA）方法较固定荷载模式的推覆方法有明显优势；（2）提出基于性能结构自由振动分析方法。

该方法通过与结构第一周期相关的激励使结构产生自由振动，并在自由振动阶段达到最大响应，记录相关数据，获得类似于Pushover曲线的结构能力曲线以及底层位移和顶点最大位移的关系曲线；（3）选用10条地震波对结构进行IDA分析，以平均IDA分析结果为基准，对比研究了自由振动法与MPA方法。

研究认为，该方法对结构整体性能的分析结果与MPA方法相近，对结构局部响应的评价优于MPA方法，具有分析结构非线性性能结果唯一，与IDA方法的平均结果一致的优点，计算量较Pushover方法稍大，但远小于时程分析方法。

（4）研究了结构自由振动分析法对不同激励模式的敏感程度，初步得出最优激励模式。

研究表明，不同模式激励对结构自由振动分析法结果有一定影响，其中以衰减正弦激励模式最优；由于受高频成分影响，非衰减余弦激励模式对结构整体性能的评价局部有相对较大的偏差。

模态静力推覆分析方法在桥梁结构中的应用

ｏｅＡａｓ）ＰｖｒｎｌｉＳＡ是一种计算在塑性范围内结构反ｙｓ
应、定结构薄弱部位以及失效机制的被广泛使用确的工具。它与被普遍接受的非线性动力时程分析
（ＤＦ相关，ＳＯ）即结构的反应仅由结构的一阶振型控制；２结构沿高度的变形形状向量，整个地震（）在反应过程中始终保持不变，即水平荷载的分布方式
ｔｅａｓｓｍｅｔｏｒｄｅｏｌｎａｅｏｍａｃｈｓｅｓｎｆｂｇｓｎｎｉｅｒｐｒｒｎｅ，ｔｅｒｓｌｏａｅｔｔｎａｄｐｓｏｅｎｌｓｓａｄｔｍｅ— ｉｆｈｅｕｔｃｍｐｒｄｗｉｓａｄｒｕｈｖｒａａｙｉｎｉｓｈｈｓｏｙａａｙｉｈｗｓｔａｎｔｅｃｎｉｉｎｔｔｈｇｅｄｅｉｎｏｖｄｔｓｍｅｈｄｃｎａｓｅｃｏｄｒｓｌ．ｉｔｒｎｌｓｓｓｏｈｔｉｏｄｔｈａｉｈｒｍｏｓｉｖｌｅｈｉｔｏａｌｏｒａｈａｇｏｅｕｔｈｏＫｅｒｓ：ｉｈｒｍｏｙｗｏｄｈｇｅｄｅ；ｍｏａｕｓｏｅｎｌｓｓｒｄｅｓｒｃｕｅｄｌｐｈｖｒａａｙｉ；ｂｇｔｔｒｓ；ｎｎｉｅｒｐｒｏａｃｉｕｏｌｎａｅｒｎｅｆｍ
Ｘｉｎ
（ｉｎＲｉａｏａｉａ＆Ｔｃｎｃｌｎｔｕ）ＸａｗｙＶｃｔｎｌｈｌｏｅｈｉａＩｓｔｔｉｅ

改进模态pushover法应用于高墩桥梁抗震分析

应：最后用ＳＳＲＳ法则组合各阶振型下结构的反应，
得到整个结构的反应
在结构静力弹塑性地震反应分析中．高阶振型对高墩抗震能力的影响体现在高阶振型对高墩位移延性能力的影响国内外一些研究者提出的一些可以考虑
方法进行改进．研究在桥梁领域内高阶振型对高墩位移延性能力的影响。ｐｓ０ｅ分析方法从本质上说是ｕｈｖｒ
一
式中：为体系质量：Ｃ为体系特征阻尼；为单位为与结构位移时程有关的恢复力模型，＝ｓｆ
多自由度弹塑性结构在地震地面运动下的动力方程为［：２１
“ ＆＋ｕ＆Ｃ＆向量；
．
（Ｕ，ｓｎ＆）＝ＭＬ＆＆ｉＵｇ－ｕｇ
（）１
高阶振型作用的位移延性能力分析方法［１］．主要被用于对高层建筑的抗震研究本文将其中模态ｐｓｏｅｕｈｖｒ
１常规加载ｐｓｏｅ分析方法ｕｈｖｒ
过程和计算成果常规加载Ｄｓｏｅ分析方法是选择适当的侧向ｕｈｖｒ荷载分布模式．结构在这些侧向荷载的作用下逐步达
同自振周期和振型的线弹性体系等价，即线弹性的假
（Ｕ，ｓｎ＆）＆ｉＵ；Ｍ（）为地面地震动输入。ｇｔ
我们认为在振幅较小的时候．弹性体系的刚度和
弹塑性体系的初始刚度相同．且两种体系有相同的质量和阻尼比时．弹塑性结构体系的振动特性和具有相

基于两阶段响应面方法的结合梁斜拉桥多尺度有限元模型修正

模型之间的误差和初步修正后多尺度模型与实际结构之间的误差进行修正，并将修正后结果与实测值进行比较．结果表明：经过两阶段响应面模型修正后的计算结果与实测结果吻合较好，最大频率相对误差不超过８％，模态保证准则ＭＡＣ值基本在９０％以上，说明两阶段响应面方法能够较好地进行多尺度模型修正，保证修正后的模型参数仍然具有其物理意义；修正后的有限元模型可以进
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｅＧｕａｎｈｅＢｒｉｄｇｅ，ａｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ
ＺｈｏｎｇＲｕｍｉａｎＦａｎＸｉｎｇｃｈｅｎＨｕａｎｇＸｕｅｙａｎｇＺｏｎｇＺｈｏｕｈｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）
一步应用于多尺Fra bibliotek损伤识别及损伤预后，服务于桥梁健康监测及安全评估．

Pushover方法改进加载模式的讨论

Pushover方法改进加载模式的讨论作者：龙小燕宋林波来源：《中国新技术新产品》2012年第19期摘要：双向循环加载方式是基于传统的推覆方法改进而来，能够更加真实模拟地震作用下结构的受力情况。

通过对平面框架结构算例进行双向循环推覆分析，与传统Pushover分析、弹塑性动力时程分析得到的位移结果和滞回耗能结果对比，探讨了双向循环Pushover分析方法的可行性与可靠性。

关键词：双向循环加载方式； Pushover 方法；动力时程分析中图分类号：TM923.59 文献标识码：A1 概述目前，对于Pushover分析方法的研究主要集中在如何考虑高阶振型的影响以及结构屈服后水平惯性力的重分布问题。

所采用的加载方式几乎都是单侧加载方式，但在实际地震中结构受到的是往复振动，单侧加载方式显然与地震中结构实际受力模式不符，无法考虑加载历程、强震持续时间和地震累积损伤等因素的影响。

已有的研究结果表明：能量的传递、转化与吸收是结构地震反应的基本特征，本文采用的双向循环加载方式是基于传统的推覆方法改进而来，能够更加真实的模拟地震作用下结构的受力情况。

本文对于Pushover加载模式的改进讨论将为弹塑性静力分析方法在结构抗震分析中的应用提供新的研究思路。

2 基本原理2.1 双向循环Pushover分析方法双向循环Pushover分析方法对传统的单向加载方式作了进一步的改进。

先将结构等效为单自由度体系，由等效单自由度弹塑性体系可以得到不同地震波作用下结构的等效顶点位移的时程曲线，根据统计规律，将结构的等效顶点位移时程曲线转化为峰值折线图，以此作为双向循环Pushover分析的位移加载历程。

双向循环加载方式即先对结构进行正向加载到预设的目标位移，然后卸载再反向加载至预设的目标位移，接着再卸载，以此路径作为一个循环加载过程。

这种双向循环加载方式与传统的单向加载方式有很大的区别，它可以更加准确的模拟结构在地震作用下的反应及耗能情况，得到结构构件的滞回耗能、内力和变形等信息。

改进的经验模态分解方法在滚动轴承故障诊断中的应用

般ＳＤ取０３这样既能保证１．，ＭＦ的线性和稳
定性，能使其具有相应的物理意义。但此准则在又实际应用中的问题在于一旦出现大数除以小数的
维普资讯
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任明，傅攀。刘建文
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（南交通大学机械工程学院，西四川成都６０３）１０１
差ｌ；
（）２信号上任意一点，由局部极大值点和ｍ局
部极小值点确定的上、下包络线的均值均为零，即
据序列ｈ：，
ｈ（）ｍＩｌ￡一（）１
（）断ｈ是否满足ＩＦ条件．２判．Ｍ如果满足，需要把ｈ作为原始数据，．重复步骤（）到ｈ的包Ｉ得．络平均为ｍ则
ｈ＾ｉｒｍ，，（２）
重复进行上述“ 筛选” 过程ｋ次．到第ｋ次的直
１．筛选准则２由（）示的“ 选 ” ３所筛过程是为了获得Ｉ，筛ＭＦ但
月（ｔＲ∑ａｔｘｉＯ，（）（）ｅ，）ｐ／１＝），（ｅ（Ｃ（ｊ）１２
１。
１４Ｈｌｅｔ．ｉｒ边际谱（ｂ
由Ｈｌｅｔ可以讲一步定义Ｈｌｅｔ际谱ｉｒ谱ｂｉｒ边ｂ
ｌＩ一一当ｒ为一个单调函数不能再分解出ＩｎＭＦ时则停止分解。由（）（）５、６可得：
维普资讯
）＝
／＋
（）７
和频率都是时间的函数。那幅值显示在时间一频率

模态pushover分析方法的研究和改进_毛建猛

顶端位移关系曲
线 ) 。M 表示结构质量矩阵。 ( 3) 将 pushover曲线简化为双折线曲线 ( 如图 1 ( a ) 所示 ) 。一种简化方法是首先估计基底屈服剪力 Vbny , 取 60 % Vbny 处的割线刚度作为有效初始刚度, 然后逐步迭代, 直到误差小于预定范围。 ( 4) 利用公式 ( 1), 将简化的 pushover曲线转化为 n 阶振型弹塑性单自由度体系力 - 位移曲线 ( 如图 1b 所示 )。 F sn = 显然, F sn /L sn与 D n 的屈服值表达式如下: F sny Vbny u rny = * , D ny = Ln Mn n rn ( 2) Vbn
51
向量表示 , 且在整个地震反应过程中 , 不管结构的变形大小 , 形状向量 over方法不能考虑高阶振型的贡献, 难以应用到高层结构中。方法模态 pushover方法 (M PA)
[ 1]
保持不变。显然, 传统的 push -
Chopra( 2001) 及其合作者基于结构动力学理论, 考虑高阶振型对结构的影响 , 提出的一种新的 pushover 。该方法采用各阶振型的固定水平荷载模式对结构进行推覆分析, 最后采用一定法则 ( 如 SRSS) , 确定多阶振型影响的结构目标位移。由于该方法考虑了结构的高阶振型影响, 与实际情况更为符合 , 能使计算精度相对提高 , 但是该方法在计算各阶振型等效单自由度体系的弹塑性静力反应时 , 水平荷载仍取固定不变模式 , 还是难以解决传统 pushover 方法中假定二所带来的问题。为此 , 本文通过考虑结构屈服后地震作用发生变化这一特性, 对该方法进行了改进。
引言
上个世纪 90 年代 , 美国科学家和工程师提出了基于性态及基于位移的设计方法。该方法一经提出, 立即引起全世界各国科学家的关注, 有望代替规范中传统的基于承载力的抗震设计方法。作为结构非线性反应的简化计算方法, Pushover Analysis( POA ) 由于其相对较高的精度及简单的工作量引起了广大学者和设计人员的兴趣 , 该方法得到了深入的研究和广泛的应用。简单地说 , POA 方法的优点集中体现在两个方面: 1 . 它较底部剪力法和振型分解反应谱法考虑了结构的弹塑性特征 ( 材料非线性 ) , 精度较高; 2 . 它较非线性时程分析法计算简单 , 工作量较小。总之 , 在实际的工程设计中, 往往要求计算方法具有一定的精度 , 同时应力求简单和规范。 Pushover方法正具备这个条件, 因而才在全世界范围内得到了蓬勃发展和广泛应用 , 甚至在有些国家已经被抗震实际规范所采用。然而, 传统 pushover方法的理论基础是建立在两个基本假定上的: 1 . 结构的响应与一等效单自由度体系 ( SDOF )相关。在实际计算中 , 通常假定结构的反应仅由结构的第 1 振型控制。 2 . 结构沿高度的变形由形状

新的模型修正与模态扩展迭代方法

元分析时往往会具有成千上万的自由度，限元分析有要求细密的结点网格以便提供准确的预测，是在实但
验中测出所有对应的自由度是不现实甚至是不可能
［
）］㈩ ≈ ０
、、
其中，：Ａ分别表示通过实验实测的第阶实验模，，、
在建筑、空、天工程等领域，了对结构进行航航为动态分析、伤识别、力优化设计及主／动控制设损动被
计，须建立准确可靠的有限元模型。但是由于结构必的复杂性和建模方法本身的局限性，有限元方法建用立的模型，往不能准确地反映实际结构的动力学特往性，限元模型的计算结果与实验模型的测试结果之有
（ ¨ 一Ａ） ‘ Ｋ‘ ，Ｍ‘ ’ ０
．
的，这就促使模型缩聚技术ｌ与模态扩展技术的Ｊ５
兴起和发展。目前有限元模型修正技术与自由度匹配
技术往往都是独立进行研究，二者结合起来进行研将究的文献还比较少见。
Ｃ模型修正方法对新的迭代方法进行了详细讨论。算例表明，的迭代方法较原方法可以极大地提高模型修正的迭代Ｍ）新
收敛速度。
关键词：有限元；型修正；态扩展；代模模迭
中图分类号：０４；２４３２Ｖ１文献标识码：Ａ

基于两阶段缺失模态恢复的多模态情感分析方法

基于两阶段缺失模态恢复的多模态情感分析方法在人工智能领域，情感分析是一项关键技术，它涉及对文本、声音、图像等多种模态数据的情感倾向进行识别和分析。

多模态情感分析方法通过结合多种数据源，能够更准确地捕捉和理解人类的情感状态。

然而，在实际应用中，数据的不完整性是一个常见问题，这可能会影响情感分析的准确性。

基于两阶段缺失模态恢复的多模态情感分析方法，旨在解决这一问题。

首先，该方法通过第一阶段的缺失数据识别，对输入的多模态数据进行预处理。

在这一阶段，系统会检测数据集中缺失的模态，并尝试估计其可能的值。

这种估计可以基于统计模型、机器学习算法或者深度学习技术，以确保恢复的数据尽可能接近原始数据的分布。

第二阶段是情感分析的核心，即利用恢复后的完整数据集进行情感倾向的识别。

这一阶段通常涉及到特征提取、模型训练和分类预测。

特征提取是将多模态数据转换为机器学习模型能够理解的数值特征。

模型训练则是通过学习这些特征与已知情感标签之间的关系，构建一个能够识别情感的模型。

最后，分类预测阶段使用训练好的模型对新数据进行情感分析，输出其情感倾向。

此外，该方法还考虑了多模态数据之间的相互关系和补充性。

例如，当文本数据缺失时，可以通过分析语音和图像数据中的线索来辅助恢复。

同样，如果图像数据不完整，文本和语音数据也可以提供有用的信息。

这种跨模态的信息融合策略，有助于提高情感分析的鲁棒性和准确性。

在实际应用中，基于两阶段缺失模态恢复的多模态情感分析方法可以应用于社交媒体监控、客户服务自动化、健康情感状态监测等多个领域。

通过提高情感分析的准确性和鲁棒性，这种方法有助于更好地理解和预测人类的情感反应，为人工智能的进一步发展提供了新的视角和工具。

基于改进鲸鱼算法和模态柔度的两阶段结构损伤识别

whale algorithm
结构健康监测主要目的是持续跟踪和评估可能影响结构运行、可用性或安全可靠性的退化或
损坏症状［l］o那么损伤识别的基础是，通常结构损伤是由于结构的截面积、质量等这些物理参数发生改变所引起的,这些变化会使得结构的刚度矩阵和质量矩阵等发生改变，进而影响到结构动态特性［2］。在实际结构中,通常结构的动态特性较于物理参数更易获取而且更精确，因此可以通过现在采集的实际结构动态特性结合有限元分析计算出来的数据对该结构健康状况进行评估。在基于结构模态参数进行损伤识别的这类问题中, 首先需要设置损伤工况，然后根据这些损伤工况记录结构模态参数［3'4］的变化情况，其中最重要的是选取损伤识别指标对其进行损伤定位,最后根据优化方法计算出相应的损伤程度［5'6］。
态所包含的模态信息较多，可通过相加的方式来
扩充其信息。而且，在结构损伤区域附近,柔度值
会有较大的改变，通过对坐标位置的二阶导数作
用即求柔度曲率。最后对损伤前后的曲率求差，
即叠加模态柔度差曲率，其变化的程度将会变得
更加明显，计算得到的局部极值可直接用于识别
损伤位置。

计算步骤如下：
(1) 对模态柔度矩阵逐行相加
Transportation Science and Technology Group Co Ltd， Nanning 530007， China；
4. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)
摘要：本文在引入两阶段损伤识别方法的基础上，结合模态柔度和鲸鱼算法，提出了一种新的结构损伤识别方法。即将损伤定位与量化损伤程度分开的损伤识别两步法。第一步，定位出结构发生损伤的位置，提出了一种基于模态柔度的新指标:叠加模态柔度差曲率(SMFC)来确定结构中发生损伤的位置。该指标的计算，首先是分别计算损伤前、后的结构模态柔度，然后对其逐行求和后，最后采用中心差分法分别计算两者的曲率并作差。同时，考虑到了对板结构的“临近效应”，提出了一种削弱该效应的方法，并将其应用到新指标中。第二步，构建基于柔度矩阵的目标函数，并利用第一阶段损伤定位的结构，通过改进的鲸鱼算法来确定实际损伤程度。通过简支梁和四边简支板的数值算例来检验本文所提出方法的适用性，最后通过简支梁试验验证该方法对实际结构的有效性。关键词：简支梁；板结构；损伤识别；模态柔度矩阵；鲸鱼算法中图分类号：TU311.4 文献标识码：A 文章编号：2095-0985(2021)03-0071-07

基于等参映射与改进折半法的公路车桥耦合分析系统

基于等参映射与改进折半法的公路车桥耦合分析系统作者：赵越黄平明刘修平韩万水毛旺涛来源：《湖南大学学报·自然科学版》2020年第11期摘要：针对传统全耦合车桥耦合分析计算量大、效率低的问题，基于等参映射及改进折半法建立公路车桥耦合分析系统. 采用ANSYS建立桥梁有限元模型，利用MATLAB建立多種精细化车辆动力分析模型，采用全过程迭代法分别求解桥梁子系统与车辆子系统. 为实现车轮荷载快速自动加载，引入四边形等参映射和改进折半查找法确定车桥接触点的插值系数和加载位置. 基于弹簧-质量模型过简支梁算例及某大跨悬索桥行车试验，将该分析系统与经典数值分析方法、实测数据以及传统的时间步迭代方法进行对比. 研究结果表明，所建立的车桥耦合分析系统具有较好的分析精度和计算效率，迭代过程收敛速度较快，可为高流量、高随机车辆荷载下桥梁结构空间响应分析提供参考.关键词：桥梁;车桥耦合分析;有限元模型;全过程迭代;改进折半查找;等参映射中图分类号：U445.446 文献标志码：AHighway Vehicle-bridge Interaction Analysis System Based onIsoparametric Mapping and Improved Binary SearchZHAO Yue，HUANG Pingming†，LIU Xiuping，HAN Wanshui，MAO Wangtao（School of Highway，Chang’an University，Xi’an 710064，China）Abstract：To reduce the computing work and improve the efficiency of vehicle-bridge coupling analysis when using traditional fully coupled method， a high efficiency highway vehicle-bridge interaction analysis system was established based on improved binary search and isoparametric mapping. The finite element model of the bridge was simulated using ANSYS， the multiple refineddynamic vehicles were modeled in MATLAB， and the inter-history iteration method was used to analyze the bridge subsystem and vehicle subsystem separately. The quadrilateral isoparametric mapping and improved binary search method were introduced for quick determination of interpolation coefficient and loading position of vehicle-bridge contact point to realize the quick automatic loading of wheel load. Based on the spring-mass model passing through a simply supported beam and a running test of a long-span suspension bridge， the proposed analysis system was compared with the classical numerical analysis method， measured data and traditional time step iteration method. The results show that the proposed analysis system exhibits a good computing efficiency and accuracy and rapid convergence， which can provide a reference for the bridge spatial response analysis under large and highly random traffic flow.Key words：bridge;vehicle-bridge interaction analysis;finite element model;inter-history iteration;improved binary search;isoparametric mapping车桥间的耦合作用不仅会影响到桥梁结构的安全性和适用性，还会影响行车安全和舒适性. 近年来，桥梁结构形式的多样化、汽车速度和载重的不断加大使得车桥之间的相互作用愈发复杂和不确定，车桥耦合振动问题受到了国内外学者的广泛关注[1-4].车桥耦合振动的分析方法主要包括3种：解析法、试验研究法和数值模拟法[5]. 解析法虽然是理论推导，比较严谨，但当桥梁几何特征和材料特性有限制条件时，在方程建立过程中不可避免地要对实际条件进行简化，而且有些复杂方程无法得到解析解，所以解析法在实际工程中运用有一定的局限性[6]. 试验法虽然能客观且综合地反映桥梁在车辆动载作用下的实际工作情况，但由于人力、物力消耗较大且操作难度高，实现起来并不经济. 目前数值模拟凭借易实现、低成本等特点已成为车桥耦合振动的主要分析手段. 早期的数值模拟法大多是基于Visual C++或Visual Fortran的自主研发分析系统[7-8]，以自编的程序计算桥梁系统的响应. 随着各种大型通用商业有限元分析软件的开发，其前处理模块中，桥梁上、下部结构和附属结构等均可选用不同的单元类型来模拟，在求解过程中也能兼顾结构的几何非线性和材料非线性，以此为基础的各种数值方法[9-13]成为模拟分析车桥耦合振动问题的行之有效的工具.基于数值方法进行车桥耦合分析系统编制主要包括基于模态叠加法及基于全耦合理论两种[14].相比于后者，模态叠加法简单实用，但结构高阶模态的提取较难，分析结果的精度易受影响[15]. 基于全耦合方法的车桥耦合分析物理意义明确，分析精度相对较高，但由于车辆对桥梁结构每一时步的加载求解均需借助复杂的迭代过程，故分析效率相对较低，尤其是在分析高流量、高随机车流作用下大跨径桥梁的结构动力响应问题时，将面临较高的時间成本问题[16]，因此提高车桥耦合分析运算效率已成为当前国内外学者的一个研究方向[17]. 例如张楠等[18]提出了基于全过程迭代的车桥耦合动力分析方法，可通过人为干预促进计算收敛，相比传统的时间步迭代方法，总求解次数大幅减少. 李岩等[19]提出了一种维度时变的随机车流与桥梁耦合振动分析方法，使得振动方程单步的求解维度降低，既保持了整体法计算稳定的特点，又有效提高了计算效率. Chen等[20]则通过将随机车流等效为移动荷载列的方法，达到了降低计算成本的目的. 总体来看，车桥耦合分析系统可以从桥梁模型、荷载模型以及计算方法上进行优化.本文以优化确定车桥接触点的插值系数和加载位置为出发点，引入了四边形等参映射和改进折半查找法提高公路车桥耦合分析系统的计算效率. 首先，采用MATLAB语言建立公路桥梁典型车辆动力分析模型，基于ANSYS建立桥梁有限元模型;其次，采用全过程迭代法分别求解得到桥梁和车辆的运动状态，通过程序间的接口调用施加车桥间作用力，期间引入四边形等参映射和改进折半查找法并控制时步输出结果以提高车桥耦合运算效率;最后通过经典数值算例和实桥应用对比验证所建立的分析系统的准确性和实用性.1 基于等参映射与改进折半法的车桥耦合分析系统建立1.1 车辆模型汽车车辆一般由车体、车轮等构件以及连接这些构件的减震系统、悬挂系统组成，根据车桥耦合振动分析的需要对车辆模型进行简化，将车辆模拟为刚体的组合，刚体之间通过轴质量块、弹簧元件和阻尼元件相互连接，不同车型所对应的车辆动力分析模型不同. 根据课题组前期研究成果，目前公路常见车辆按照车辆轴数、轮数、轴距、轴重等数据可划分为5大类，17个车型[21-23]. 采用MATLAB语言，针对17种车型分别建立相应的车辆动力分析模型.在车辆动力分析模型建立过程中，车辆被划分为不同的刚体部件，如车体、车轮等. 空间内单一刚体具有3个方向的平动和3个方向的转动自由度. 在车辆匀速直线前进时，刚体部件沿着车辆前进方向的振动对桥梁的竖向及横向振动影响不大，因此各刚体沿车体运动方向的自由度可忽略，此时车体具有5个自由度：竖向、横向、点头、侧滚和摇头，每个车轮具有横向和竖向2个自由度，拖挂式车型不考虑横移和摇头这2个自由度，每个车体具有浮沉、点头及侧滚3个自由度，每个车轮只有竖移一个自由度.图1以三轴车（双后轴）为例，给出了相应的动力分析模型立面及侧面图. 其中，K i1.2 车桥运动方程及求解策略车桥耦合系统的动力方程可表示为：式中：Mv、Cv、Kv分别为车辆系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Mb、Cb、Kb分别为桥梁系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Zv、Zb分别为车辆、桥梁系统的位移向量;Fv、Fb分别为车辆、桥梁系统的荷载向量.在车辆运行过程中，假设车轮始终与桥面接触，桥梁振动引起的桥梁竖向位移将引起车辆减震系统、悬挂系统的变形，且路面粗糙度也是车桥耦合体系的主要激励源之一，因此车桥系统之间的相互作用力既是车辆和桥梁系统运动状态Zv、Zb的函数，也是路面粗糙度Ra的函数，则车桥耦合系统的运动方程可进一步表示为：联立式（1）与（2），对车辆与桥梁两个子系统建立耦合关系. 采用全过程迭代法分别求解桥梁子系统和车辆子系统，主要迭代过程通过MATLAB编制相应运算程序予以实现，期间由基于ANSYS的桥梁有限元模型及相应分析过程提供响应输出，具体流程如图2所示，收敛准则定义为‖F iv ‖<0.1. 全过程迭代法每一步均为全时程计算，具有思路清晰明确、易于操作、计算准确、占用内存少等优点.1.3 基于等参映射的接触点荷载分配目前桥梁结构桥面模拟有限元模型多为梁格模型、实体或板壳单元模型，车轮荷载一般简化为集中力并分配至相邻4个节点，如图3所示. 在二维平面内四边形荷载分担方式与位移插值函数一致. 当车轮荷载作用于某一位置（x，y）时，相应的等参映射关系如图4所示.坐标映射关系为：式中：x、y是车轮荷载与桥面接触点坐标;xi、yi分别为四边形单元的第i个节点的横、纵位置;ξ、η为x、y映射到母单元的值;ξi、ηi分别为母单元的第i个节点的横、纵位置，是已知量;Ni（ξ，η）为等参映射点（ξ，η）的函数[24];函数值Ni为四边形单元的第i个节点的荷载分配系数.双线性方程组（3）的未知量ξ和η可通过牛顿迭代法[25]求解，进而计算出分配系数Ni，实现车轮荷载的自动加载. 迭代过程为：1.4 基于改进折半法的快速加载为实现车轮荷载的快速自动加载，需定位临近4个节点的位置信息，折半查找法作为一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法，通过不断将查找范围减半提高搜索效率，本文将折半法查找确定值的思想扩展到查找车轮作用区间范围上. 折半查找的前提条件是必须将搜索目标范围排成有序数列，虽然折半查找效率高，但排序本身又增加了一定工作量. 桥梁结构模型的特点决定了同一计算过程中，主梁节点一经确定便不再改动，因此全部计算过程仅需一次排序，后续所有车轮作用范围的确定均可直接使用，从全局角度考虑可有效提高查找效率.基于数值方法进行车桥耦合分析系统编制主要包括基于模态叠加法及基于全耦合理论两种[14].相比于后者，模态叠加法简单实用，但结构高阶模态的提取较难，分析结果的精度易受影响[15]. 基于全耦合方法的车桥耦合分析物理意义明确，分析精度相对较高，但由于车辆对桥梁结构每一时步的加载求解均需借助复杂的迭代过程，故分析效率相对较低，尤其是在分析高流量、高随机车流作用下大跨径桥梁的结构动力响应问题时，将面临较高的时间成本问题[16]，因此提高车桥耦合分析运算效率已成为当前国内外学者的一个研究方向[17]. 例如张楠等[18]提出了基于全过程迭代的车桥耦合动力分析方法，可通过人为干预促进计算收敛，相比传统的时间步迭代方法，总求解次数大幅减少. 李岩等[19]提出了一种维度时变的随机车流与桥梁耦合振动分析方法，使得振动方程单步的求解维度降低，既保持了整体法计算稳定的特点，又有效提高了计算效率. Chen等[20]则通过将随机车流等效为移动荷载列的方法，达到了降低计算成本的目的. 总体来看，车桥耦合分析系统可以从桥梁模型、荷载模型以及计算方法上进行优化.本文以優化确定车桥接触点的插值系数和加载位置为出发点，引入了四边形等参映射和改进折半查找法提高公路车桥耦合分析系统的计算效率. 首先，采用MATLAB语言建立公路桥梁典型车辆动力分析模型，基于ANSYS建立桥梁有限元模型;其次，采用全过程迭代法分别求解得到桥梁和车辆的运动状态，通过程序间的接口调用施加车桥间作用力，期间引入四边形等参映射和改进折半查找法并控制时步输出结果以提高车桥耦合运算效率;最后通过经典数值算例和实桥应用对比验证所建立的分析系统的准确性和实用性.1 基于等参映射与改进折半法的车桥耦合分析系统建立1.1 车辆模型汽车车辆一般由车体、车轮等构件以及连接这些构件的减震系统、悬挂系统组成，根据车桥耦合振动分析的需要对车辆模型进行简化，将车辆模拟为刚体的组合，刚体之间通过轴质量块、弹簧元件和阻尼元件相互连接，不同车型所对应的车辆动力分析模型不同. 根据课题组前期研究成果，目前公路常见车辆按照车辆轴数、轮数、轴距、轴重等数据可划分为5大类，17个车型[21-23]. 采用MATLAB语言，针对17种车型分别建立相应的车辆动力分析模型.在车辆动力分析模型建立过程中，车辆被划分为不同的刚体部件，如车体、车轮等. 空间内单一刚体具有3个方向的平动和3个方向的转动自由度. 在车辆匀速直线前进时，刚体部件沿着车辆前进方向的振动对桥梁的竖向及横向振动影响不大，因此各刚体沿车体运动方向的自由度可忽略，此时车体具有5个自由度：竖向、横向、点头、侧滚和摇头，每个车轮具有横向和竖向2个自由度，拖挂式车型不考虑横移和摇头这2个自由度，每个车体具有浮沉、点头及侧滚3个自由度，每个车轮只有竖移一个自由度.图1以三轴车（双后轴）为例，给出了相应的动力分析模型立面及侧面图. 其中，K i1.2 车桥运动方程及求解策略车桥耦合系统的动力方程可表示为：式中：Mv、Cv、Kv分别为车辆系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Mb、Cb、Kb分别为桥梁系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Zv、Zb分别为车辆、桥梁系统的位移向量;Fv、Fb分别为车辆、桥梁系统的荷载向量.在车辆运行过程中，假设车轮始终与桥面接触，桥梁振动引起的桥梁竖向位移将引起车辆减震系统、悬挂系统的变形，且路面粗糙度也是车桥耦合体系的主要激励源之一，因此车桥系统之间的相互作用力既是车辆和桥梁系统运动状态Zv、Zb的函数，也是路面粗糙度Ra的函数，则车桥耦合系统的运动方程可进一步表示为：联立式（1）与（2），对车辆与桥梁两个子系统建立耦合关系. 采用全过程迭代法分别求解桥梁子系统和车辆子系统，主要迭代过程通过MATLAB编制相应运算程序予以实现，期间由基于ANSYS的桥梁有限元模型及相应分析过程提供响应输出，具体流程如图2所示，收敛准则定义为‖F iv ‖<0.1. 全过程迭代法每一步均为全时程计算，具有思路清晰明确、易于操作、计算准确、占用内存少等优点.1.3 基于等参映射的接触点荷载分配目前桥梁结构桥面模拟有限元模型多为梁格模型、实体或板壳单元模型，车轮荷载一般简化为集中力并分配至相邻4个节点，如图3所示. 在二维平面内四边形荷载分担方式与位移插值函数一致. 当车轮荷载作用于某一位置（x，y）时，相应的等参映射关系如图4所示.坐标映射关系为：式中：x、y是车轮荷载与桥面接触点坐标;xi、yi分别为四边形单元的第i个节点的横、纵位置;ξ、η为x、y映射到母单元的值;ξi、ηi分别为母单元的第i个节点的横、纵位置，是已知量;Ni（ξ，η）为等参映射点（ξ，η）的函数[24];函数值Ni为四边形单元的第i个节点的荷载分配系数.双线性方程组（3）的未知量ξ和η可通过牛顿迭代法[25]求解，进而计算出分配系数Ni，实现车轮荷载的自动加载. 迭代过程为：1.4 基于改进折半法的快速加载为实现车轮荷载的快速自动加载，需定位临近4个节点的位置信息，折半查找法作为一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法，通过不断将查找范围减半提高搜索效率，本文将折半法查找确定值的思想扩展到查找车轮作用区间范围上. 折半查找的前提条件是必须将搜索目标范围排成有序数列，虽然折半查找效率高，但排序本身又增加了一定工作量. 桥梁结构模型的特点决定了同一计算过程中，主梁节点一经确定便不再改动，因此全部计算过程仅需一次排序，后续所有车轮作用范围的确定均可直接使用，从全局角度考虑可有效提高查找效率.基于数值方法进行车桥耦合分析系统编制主要包括基于模态叠加法及基于全耦合理论两种[14].相比于后者，模态叠加法简单实用，但结构高阶模态的提取较难，分析结果的精度易受影响[15]. 基于全耦合方法的车桥耦合分析物理意义明确，分析精度相对较高，但由于车辆对桥梁结构每一时步的加载求解均需借助复杂的迭代过程，故分析效率相对较低，尤其是在分析高流量、高随机车流作用下大跨径桥梁的结构动力响应问题时，将面临较高的时间成本问题[16]，因此提高车桥耦合分析运算效率已成为当前国内外学者的一个研究方向[17]. 例如张楠等[18]提出了基于全过程迭代的车桥耦合动力分析方法，可通过人为干预促进计算收敛，相比传统的时间步迭代方法，总求解次数大幅减少. 李岩等[19]提出了一种维度时变的随机车流与桥梁耦合振动分析方法，使得振动方程单步的求解维度降低，既保持了整体法计算稳定的特点，又有效提高了计算效率. Chen等[20]则通过将随机车流等效为移动荷载列的方法，达到了降低计算成本的目的. 总体来看，车桥耦合分析系统可以从桥梁模型、荷载模型以及计算方法上进行优化.本文以优化确定车桥接触点的插值系数和加载位置为出发点，引入了四边形等参映射和改进折半查找法提高公路车桥耦合分析系统的计算效率. 首先，采用MATLAB语言建立公路桥梁典型车辆动力分析模型，基于ANSYS建立桥梁有限元模型;其次，采用全过程迭代法分别求解得到桥梁和车辆的运动状态，通过程序间的接口调用施加车桥间作用力，期间引入四边形等参映射和改进折半查找法并控制时步输出结果以提高车桥耦合运算效率;最后通过经典数值算例和实桥应用对比验证所建立的分析系统的准确性和实用性.1 基于等参映射与改进折半法的车桥耦合分析系統建立1.1 车辆模型汽车车辆一般由车体、车轮等构件以及连接这些构件的减震系统、悬挂系统组成，根据车桥耦合振动分析的需要对车辆模型进行简化，将车辆模拟为刚体的组合，刚体之间通过轴质量块、弹簧元件和阻尼元件相互连接，不同车型所对应的车辆动力分析模型不同. 根据课题组前期研究成果，目前公路常见车辆按照车辆轴数、轮数、轴距、轴重等数据可划分为5大类，17个车型[21-23]. 采用MATLAB语言，针对17种车型分别建立相应的车辆动力分析模型.在车辆动力分析模型建立过程中，车辆被划分为不同的刚体部件，如车体、车轮等. 空间内单一刚体具有3个方向的平动和3个方向的转动自由度. 在车辆匀速直线前进时，刚体部件沿着车辆前进方向的振动对桥梁的竖向及横向振动影响不大，因此各刚体沿车体运动方向的自由度可忽略，此时车体具有5个自由度：竖向、横向、点头、侧滚和摇头，每个车轮具有横向和竖向2个自由度，拖挂式车型不考虑横移和摇头这2个自由度，每个车体具有浮沉、点头及侧滚3个自由度，每个车轮只有竖移一个自由度.图1以三轴车（双后轴）为例，给出了相应的动力分析模型立面及侧面图. 其中，K i1.2 车桥运动方程及求解策略车桥耦合系统的动力方程可表示为：式中：Mv、Cv、Kv分别为车辆系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Mb、Cb、Kb分别为桥梁系统的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵及总体刚度矩阵;Zv、Zb分别为车辆、桥梁系统的位移向量;Fv、Fb分别为车辆、桥梁系统的荷载向量.在车辆运行过程中，假设车轮始终与桥面接触，桥梁振动引起的桥梁竖向位移将引起车辆减震系统、悬挂系统的变形，且路面粗糙度也是车桥耦合体系的主要激励源之一，因此车桥系统之间的相互作用力既是车辆和桥梁系统运动状态Zv、Zb的函数，也是路面粗糙度Ra的函数，则车桥耦合系统的运动方程可进一步表示为：联立式（1）与（2），对车辆与桥梁两个子系统建立耦合关系. 采用全过程迭代法分别求解桥梁子系统和车辆子系统，主要迭代过程通过MATLAB编制相应运算程序予以实现，期间由基于ANSYS的桥梁有限元模型及相应分析过程提供响应输出，具体流程如图2所示，收敛准则定义为‖F iv ‖<0.1. 全过程迭代法每一步均为全时程计算，具有思路清晰明确、易于操作、计算准确、占用内存少等优点.1.3 基于等参映射的接触点荷载分配目前桥梁结构桥面模拟有限元模型多为梁格模型、实体或板壳单元模型，车轮荷载一般简化为集中力并分配至相邻4个节点，如图3所示. 在二维平面内四边形荷载分担方式与位移插值函数一致. 当车轮荷载作用于某一位置（x，y）时，相应的等参映射关系如图4所示.坐标映射关系为：式中：x、y是车轮荷载与桥面接触点坐标;xi、yi分别为四边形单元的第i个节点的横、纵位置;ξ、η为x、y映射到母单元的值;ξi、ηi分别为母单元的第i个节点的横、纵位置，是已知量;Ni（ξ，η）为等参映射点（ξ，η）的函数[24];函数值Ni为四边形单元的第i个节点的荷载分配系数.双线性方程组（3）的未知量ξ和η可通过牛顿迭代法[25]求解，进而计算出分配系数Ni，实现车轮荷载的自动加载. 迭代过程为：1.4 基于改进折半法的快速加载为实现车轮荷载的快速自动加载，需定位临近4个节点的位置信息，折半查找法作为一种在有序数组中查找某一特定元素的搜索算法，通过不断将查找范围减半提高搜索效率，本文将折半法查找确定值的思想扩展到查找车轮作用区间范围上. 折半查找的前提条件是必须将搜索目标范围排成有序数列，虽然折半查找效率高，但排序本身又增加了一定工作量. 桥梁结构模型的特点决定了同一计算过程中，主梁节点一经确定便不再改动，因此全部计算过程仅需一次排序，后续所有车轮作用范围的确定均可直接使用，从全局角度考虑可有效提高查找效率.基于数值方法进行车桥耦合分析系统编制主要包括基于模态叠加法及基于全耦合理论两种[14].相比于后者，模态叠加法简单实用，但结构高阶模态的提取较难，分析结果的精度易受影响[15]. 基于全耦合方法的车桥耦合分析物理意义明確，分析精度相对较高，但由于车辆对桥梁结构每一时步的加载求解均需借助复杂的迭代过程，故分析效率相对较低，尤其是在分析高流量、高随机车流作用下大跨径桥梁的结构动力响应问题时，将面临较高的时间成本问题[16]，因此提高车桥耦合分析运算效率已成为当前国内外学者的一个研究方向[17]. 例如张楠等[18]提出了基于全过程迭代的车桥耦合动力分析方法，可通过人为干预促进计算收敛，相比传统的时间步迭代方法，总求解次数大幅减少. 李岩等[19]提出了一种维度时变的随机车流与桥梁耦合振动分析方法，使得振动方程单步的求解维度降低，既保持了整体法计算稳定的特点，又有效提高了计算效率. Chen等[20]则通过将随机车流等效为移动荷载列的方法，达到了降低计算成本的目的. 总体来看，车桥耦合分析系统可以从桥梁模型、荷载模型以及计算方法上进行优化.本文以优化确定车桥接触点的插值系数和加载位置为出发点，引入了四边形等参映射和改进折半查找法提高公路车桥耦合分析系统的计算效率. 首先，采用MATLAB语言建立公路桥梁典型车辆动力分析模型，基于ANSYS建立桥梁有限元模型;其次，采用全过程迭代法分别求解得到桥梁和车辆的运动状态，通过程序间的接口调用施加车桥间作用力，期间引入四边形等参映射和改进折半查找法并控制时步输出结果以提高车桥耦合运算效率;最后通过经典数值算例和实桥应用对比验证所建立的分析系统的准确性和实用性.。

基于改进经验模态分解的汽车后视镜电机故障诊断方法

基于改进经验模态分解的汽车后视镜电机故障诊断方法近年来，随着汽车行业的快速发展，汽车安全性能得到了广泛的关注。

汽车后视镜作为车辆驾驶员的重要辅助工具之一，其电机故障诊断方法研究对汽车安全性能的提升具有重要意义。

本文基于改进经验模态分解方法，提出了一种汽车后视镜电机故障诊断方法。

首先，介绍经验模态分解方法。

经验模态分解（EMD）是一种信号分解方法，可以将非线性和非平稳信号分解成不同频率的本征模态函数（IMF）。

IMF是由信号中不同频率的成分组成的，其中每个IMF都在时域和频域上均具有局部特征。

EMD的基本步骤是：（1）提取信号中的一维极值点作为局部极值点，（2）通过连接这些局部极值点来生成一维线性插值函数，（3）通过线性插值函数来消除信号中的极值点。

本文第二部分介绍了汽车后视镜电机故障的原理。

汽车后视镜电机通常是由一个直流电机驱动的，该电机通过控制电流来控制后视镜的角度。

当电机存在故障时，例如轴承磨损或电机线圈断路，会导致电机转动不稳定或完全无法转动。

因此，通过监测电机转动状态可以判断电机是否存在故障。

基于以上原理，本文提出了一种汽车后视镜电机故障诊断方法。

首先，将电机的驱动电流信号进行采集。

然后，利用EMD方法对采集到的电流信号进行分解，得到各个频率的IMF分量。

接下来，分析各个IMF分量的能量分布情况，查找异常能量集中的IMF分量。

异常能量集中的IMF分量很可能是由于电流异常引起的。

最后，通过观察异常能量集中的IMF分量的特征，例如频率成分、振幅变化等，来判断电机是否存在故障。

若存在故障，则通过电机转动的异常，来判断具体的故障类型。

为验证该方法的有效性，本文进行了实验。

实验结果表明，通过改进的EMD方法能够有效地分解出电流信号的各个频率成分，进而准确地诊断出汽车后视镜电机的故障类型。

同时，该方法具有较高的实时性和准确性，能够满足实际汽车后视镜电机故障诊断的需求。

总之，本文提出了一种基于改进EMD方法的汽车后视镜电机故障诊断方法。

基于延拓技术的经验模态分解改进算法

基于延拓技术的经验模态分解改进算法
徐世艳
【期刊名称】《吉林大学学报（信息科学版）》
【年(卷),期】2009(027)004
【摘要】为了消除经验模态分解算法中的端点效应问题,给出了利用数据序列延拓技术抑制端点效应的方法.在分析基于镜像延拓法的算法实现以及存在的不足的基础上,提出了端点极值包络延拓方法.通过理论分析和仿真实验验证了该方法在提高经验模态分解算法分解精度、改善时频分析性能方面的有效性,在空间方面,包络极值延拓算法比镜像延拓节省了约50%的空间.
【总页数】7页(P359-365)
【作者】徐世艳
【作者单位】辽源职业技术学院,机电工程系,吉林,辽源,136201
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.基于延拓与可变余弦窗的经验模态分解改进算法研究 [J], 丁雪娟;时培明
2.基于改进阈值的小波分解和经验模态分解的人体脉搏信号滤波算法研究 [J], 麻芙阳;谢锐
3.基于SVR的经验模态分解端点延拓改进方法 [J], 王新;王乾;赵志科
4.基于改进掩膜信号优化的经验模态分解算法的有载分接开关机械故障诊断 [J], 陈明;马宏忠;徐艳;潘信诚;陈冰冰;许洪华;王梁
5.基于集合经验模态分解和改进布谷鸟算法优化BPNN的混合风速预测 [J], 付桐林;杨明霞
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基于改进经验模态分解的三维重建

基于改进经验模态分解的三维重建李绪琴;陈文静;苏显渝【摘要】针对传统经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)在边缘易出现分解错误的问题,本文提出一种改进的经验模态分解方法.分别对条纹进行镜像延拓和Gerchberg外插迭代来实现边沿的拓展,有效抑制条纹边沿引起的模态分解错误,提高分解准确度.将改进的EMD分解方式应用于变形结构光条纹图的分析,能有效消除条纹中的背景分布,得到更好的三维面形重建效果.%Aiming at the problem of the edge error caused by the traditional empirical mode decomposi-tion(EMD)method ,an improved EMD method is proposed for eliminating the decomposition error in the edge zones of the signals in this paper .A mirror extension method and Gerchberg extrapolation iteration method are introduced to eliminate the decomposition error at edges ,respectively .The improved meth-ods can effectively suppress the mode decomposition error caused by the signal edges and improve the de -composition accuracy of the EMD .When they are applied to analyze the deformed fringe pattern ,a bet-ter reconstructed result of 3D surface can be obtained because the background component of the fringe is eliminated well .【期刊名称】《四川大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(055)001【总页数】7页(P111-117)【关键词】经验模态分解;镜像延拓;Gerchberg外插迭代;三维重建【作者】李绪琴;陈文静;苏显渝【作者单位】四川大学电子信息学院光电系 ,成都 610064;四川大学电子信息学院光电系 ,成都 610064;四川大学电子信息学院光电系 ,成都 610064【正文语种】中文【中图分类】O4381 引言经验模态分解[1]是1998年提出的一种新的、自适应信号分析方法，它将信号看作有限个固有模态函数(Intrinsic mode function，IMF)[2-3]的集合. 不同的IMF分量代表原始信号不同时间尺度的局部特征信号. EMD分解可用于非平稳信号处理，近年来也用于三维测量领域获得被测物体的三维面形分布 [4-5].EMD分解基于数据分析，分解过程中需要计算信号的上下包络及平均包络. 然而在信号的边界处，因缺乏数据前后的支撑而无法确定上下包络在边界的走向，导致EMD分解在边界处出现较大的波动，影响最终分解的结果. 目前提出了大量抑制边界效应的方法. 如：假定极值点法、基于多项式拟合法、基于神经网络的延拓法，Rilling G镜像延拓法等[6-9]. 假定极值点法[6]将信号两端点数据强制作为信号的极值点进行处理；基于多项式拟合法[7]，存在拟合函数不能反映原始信号端点附近的变化趋势的情况；基于神经网络的延拓方法[8]运行速度慢，且易陷入局部最优解. Rilling G镜像延拓法是EMD分解中常用的边界效应抑制法[9]，该方法利用信号两端的极值点对信号进行对称延拓处理，可以取得比较理想结果. 但Rilling G 镜像延拓法必需根据条纹图的边缘分布特性，考虑不同的延拓方式，并可能导致端点数据的失真.本文研究EMD分解在光学三维重建中的运用. 将Gerchberg外插迭代延拓方法[10]引入EMD分解中；对Rilling G镜像延拓和Gerchberg外插迭代延拓的方法降低EMD分解边沿误差，提高分解准确度进行对比. 将这两种延拓方式结合EMD 分解应用到基于傅里叶变换轮廓术[11-13]的三维重建中，通过EMD分解得到变形条纹的背景分量，消除其对傅里叶变换轮廓术(FTP)测量的影响，从而提高FTP测量范围和精度.2 基本原理2.1 EMD的基本原理经验模态分解是一种自适应的信号分解方法，能将信号分解为有限的，按照频率从高到低依次排列的一组模态函数，每一个模态函数(IMF)必须满足以下两个条件：第一，信号的极值点数目和过零点数目相等或者至多相差一个；第二，任意点处局部极大值的包络(上包络线)和局部极小值的包络(下包络线)的均值为零.以一维EMD分解为例，对任意信号s(t)采用EMD分解后可以表示为：(1)即信号s(t)被分解为若干个ci(t)表示的IMF和一个残余项rn(t)的和. 分解过程简述如下：1)寻找s(t)所有的局部极大值和极小值点，采用三次样条插值算法[13]分别得到信号s(t)的极大值包络smax(t)和极小值包络smin(t)；计算上下包络的均值，即平均包络；得到一个去除低频的信号h(t)=s(t)-e(t)，判断h(t)是否满足IMF的两个条件，若满足则将h(t)作为第一个IMF，记做c1(t)；若不满足，则将h(t)作为一个新的信号，重复以上步骤，直到找到满足IMF条件的c1(t). 剩余项记为：r1(t)=s(t)-c1(t). 2)判断r1(t)是否满足预先设置的停止准则，若满足，则停止筛选过程；若不满足，则将r1(t)作为一个新的信号，重复以上步骤，依次得到模态函数ci(t)，直到剩余项rn(t)满足预先设置的停止准则，停止筛选. 为了提高信号边缘分解的可靠性，需要对其边缘进行延拓. 论文分别采用基于Rilling G镜像延拓和Gerchberg外插迭代来实现边沿的拓展，提高EMD分解的准确性，更好消除条纹背景对FTP的测量影响.2.2 Rilling G镜像延拓原理Rilling G镜像延拓法利用边界极值点对信号进行对称延拓两到三个极值，然后采用三次样条插值获得信号的上下包络，使信号不落在极值点组成的包络之外. 以信号的左端延拓为例简述Rilling G镜像延拓过程.设左端点为a，出现的第一个极大值，设为b；第一个极小值，设为c. 当端点后先出现极大值b，再出现极小值c，且a>c,则以第一个极大值坐标位置作为对称点，将第一个极大值到第三个极大值的数据镜像复制到关于对称点对称的区域，如图1(a)所示；若a<c,则以端点值作为对称点，将端点到第二个极大值的数据镜像复制到关于对称点对称的区域，如图1(b)所示. 相反，若端点后先出现极小值c，再出现极大值b，且a<b,则以第一个极小值坐标位置作为对称点，将第一个极小值到第三个极小值的数据镜像复制到关于对称点对称的区域，如图1(c)所示；若a>b,则以端点值作为对称点，将端点到第二个极小值的数据镜像复制到关于对称点对称的区域，如图1(d)所示.对于一段s2(t)信号，其由单调信号s21(t),调频信号s22(t)和分段信号s23(t)组成.(2)其时域波形和是否采用镜像延拓处理得到的几种包络如图2所示. 其上半部分表示未对s2(t)进行延拓处理，由三次样条插值获取信号的上下包络和平均包络. 下半部分表示采用镜像延拓方式对信号s2(t)进行处理后，由三次样条插值获取信号的上下包络和平均包络. 可见用镜像延拓方式对边界延拓后，包络提取更准确，可有效提高EMD分解的准确度.2.3 条纹Gerchberg外插迭代延拓原理在基于结构光投影的光学三维测量中，CCD采集的携带物体高度的变形条纹为正弦调频信号，如公式(3)所示，其傅里叶谱表示为:G(fx,fy)=G0(fx,fy)+G1(fx,fy)+G-1(fx,fy),式中G0(fx,fy), G1(fx,fy)和G-1(fx,fy)分别表示信号的零级谱, 一级谱和负一级谱. Gerchberg外插迭代过程为：对CCD采集的条纹图作加“0”延拓，对延拓后的条纹图作二维傅立叶变换，得到其频谱分布. 选择合适的滤波窗滤出零频和正负一级频谱，再作逆傅立叶变换，得到一个延拓的新条纹. 将原始条纹写入新条纹中对应区域，以保证该区域的图像不变. 重复上述步骤，直到得到一个质量好的满场条纹，迭代结束. 这样就将条纹的边缘进行了外延拓.图1 四种不同类型的边界点处理方式Fig.1 Four difference processing methods of end point图2 上半部分: 未对s2(t)端点进行延拓得到的上下包络和平均包络，下半部分: 对信号s2(t)端点进行了镜像延拓后得到的上下包络和平均包络Fig.2 Upper part: the upper/lower/average envelope of a signal without mirror extension processing,lower part: the upper/lower/average envelope of a signal with mirror extension processingRilling G镜像延拓原理和Gerchberg外插迭代延拓均可以将EMD分解在边界处的误差降低，提高了分解的准确度.2.4 结构光投影FTP方法基本原理基于三角原理的主动三维测量，投影正弦条纹到被测物体表面，在与投影光轴成一定夹角的方向，成像设备记录受物体高度调制的变形条纹和参考条纹，分别表示为：g(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos[2πf0x+φ(x,y)](3)g0(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos[2πf0x+φ0(x,y)](4)式中f0是空间载频，a(x,y)是背景光强，b(x,y)是条纹对比度，φ(x,y)为由物体高度分布h(x,y)引起的相位调制，φ0(x,y)为初始相位. 对公式(3)和(4)分别进行傅里叶变换，滤出条纹基频分量并进行逆傅里叶变换，可以得到条纹中携带对应被测物体高度分布的截断相位信息，表示为:Δφ(x,y)=φ(x,y)-φ0(x,y)(5)利用相位展开算法[13]和高度—相位映射关系，就可重建物体的三维面形.为了提高FTP的测量精度和范围，需要抑制条纹不均匀背景对测量的影响. 对采集到的变形条纹进行. EMD分解，可以提取条纹不均匀背景分布. 将其从条纹中减掉，可以提高FTP的测量精度和范围. Rilling G镜像延拓和Gerchberg外插迭代延拓可以将EMD分解在边界处的误差降低，提高了分解的准确度.图3 (a) s2(t)及其组成部分：(b) 改进EMD对s2(t)分解；(c) 传统END对s2(t)的分解Fig.3 (a) s2(t) and its components; (b) decomposition result of s2(t) using improved EMD; (c) decomposition result of s2(t) using traditional EMD3 计算机模拟3.1 基于镜像延拓的EMD分解模拟计算机模拟验证改进的EMD分解方法的有效性. 采用传统的EMD分解和改进的EMD分解对信号s2(t)的分解结果如图3所示. 图3(a)为信号s2(t)及其组成部分，采用Rilling G镜像延拓对信号的边界进行处理并进行EMD分解，分解结果如图3(b)所示，分解出来的各分量较准确. 而采用传统EMD分解结果，在第一个模态分量的边界处出错，误差向后传递，导致在第三个模态分量没有任何意义，图3(c)所示.3.2 基于镜像延拓的EMD分解用于三维重建模拟物体由peaks函数表示，其表达式为：(6)考虑到物体表面反射率对条纹采集到的条纹的背景光场的影响，模拟的变形条纹表示为：I(x,y)=0.1*Z+0.5cos(2πf0x+β*Z)+N(x,y)(7)其中，载频f0=1/12，N(x,y)为随机噪声，图像的尺寸是512×512 pixels. 图4(a)表示β=1.5,添加了3 %随机噪声的变形条纹图. 为了提高分解准确性，对含噪图像进行小窗口滤波，既有效的保留信号，又抑制了噪声对分解的影响. 利用镜像延拓结合EMD分解，可以消除背景对FTP的影响. 图4(b)表示变形条纹第256行的传统EMD分解图，图4(c)表示同一行镜像延拓后EMD分解图. 图4(d)表示传统的EMD分解后重构的三维面形，图4(e)表示重构误差，其恢复结果的标准偏差为0.0361，最大误差为0.6883. 图4(f)和图4(g)分别表示采用改进的EMD分解消除条纹背景后FTP的重建结果与误差，其标准偏差为0.0129,最大误差为0.0845. 可见FTP重建精度提高了.图4 传统EMD与镜像延拓EMD重建结果对比(a) β=1.5时变形条纹图；(b) 变形条纹第256行传统的EMD分解；(c) 变形条纹第256行镜像延拓的EMD分解；(d)和(e) 传统的EMD恢复的结果与误差；(f)和(g) 镜像延拓的EMD恢复的结果与误差.Fig.4 Comparison between the traditional EMD and the EMD based on mirror extension(a) deformed fringe pattern when β=1.5; (b) decomposition result of the 256th row of the deformed fringe by traditional EMD; (c) decomposition result of the 256th row of the deformed fringe by EMD based on mirror extension; (d)&(e) the reconstruction results and errors by the traditional EMD; (f)&(g) the reconstruction results and errors by EMD based on mirror extension.3.3 基于Gerchberg外插迭代的经验模态分解对变形条纹图4(a)进行Gerchberg迭代外插延拓，得到延拓后图像大小为600×600 pixels，如图5(a)所示. 迭代后，对结果条纹图进行EMD分解，图5(b)画出了图4中同一行条纹的经验模态分解结果(对应条纹有效区域). 利用EMD分解消除条纹背景后，采用FTP方法得到恢复面形如图5(c)所示，误差如图5(d)所示. 其恢复结果的标准偏差为0.0135，最大误差为0.0955. 可见基于Gerchberg 外插迭代的三维面形重建误差和上述基于Rilling G延拓的误差在同一量级，但Gerchberg外插迭代原理更简单，处理速度更快.图5 (a) 迭代后的变形条纹，(b) 第307行的经验模态的分解，(c) 恢复物体，(d) 恢复物体误差Fig.5 (a) Deformed fringe after iteration; (b) empirical mode decomposition of 307th row; (c) recover object; (d) recover object error4 实验实验验证了所提改进方法的可行性. 实验中所用数字投影仪(型号：EPSON CBX-25)的分辨率为1024×768，CCD(型号为：IDS UI-1545LE-M)的分辨率为1280×1024. 被测物体是“米奇”头像，截取CCD采集的350×350图像区域进行处理，条纹如图6(a)所示. 对比了采用传统的EMD分解和改进的EMD分解消除条纹背景后FTP的测量结果. 图6(b)是传统的EMD分解消除条纹背景后FTP重建结果；图6(c)是Rilling G镜像延拓结合EMD分解消除条纹背景后FTP重建结果；6(d)是Gerchberg外插迭代结合EMD分解消除条纹背景后FTP重建结果. 可见采用边界沿延拓方法结合EMD分解能更准确提取条纹背景，提高FTP三维重建精度.5 结论论文讨论利用改进的EMD分解来提高FTP测量方法的精度和范围. 通过对变形条纹分别采用Rilling G镜像延拓和Gerchberg外插迭代来提高EMD分解的准确性，将改进的EMD分解方法用于三维测量中，更好消除条纹背景分量对FTP测量的影响. 完成了改进的EMD分解结果和传统EMD分解结果的对比，以及他们用于FTP测量时得到的三维重建结果和误差对比. 模拟和实验都证明了改进的经验模态分解用于FTP测量时，可以提高FTP测量精度和范围.图6 (a) 变形条纹，(b) 传统的经验模态分解重建的三维面形；(c) 镜像延拓的经验模态重建的三维面形；(d) Gerthberg迭代后重建的三维面形Fig.6 (a) Deformed fringe; (b) reconstruction by traditional EMD; (c) reconstruction by EMD based on mirror extension; (d) reconstruction by EMD based on Gerthberg iteration参考文献:[1] Huang N E, Shen Z, Long S R, et al. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis [J]. Proc R Soc Lond A, 1998, 454: 903.[2] Flandrin P, Rilling G, Goncalves P. Empirical mode decomposition as a filter bank [J]. IEEE Signal Proc Let, 2004, 11: 112.[3] 刘禄波, 罗懋康, 赖莉. Hilbert-Huang 变换在线性正则域的新推广[J]. 四川大学学报: 自然科学版, 2016, 53: 980.[4] 郑素珍, 曹益平. 基于一维经验模态分解的非等步在线三维面形测量[J]. 光电子·激光, 2014, 25: 1527.[5] 郑素珍, 曹益平. 基于二维经验模态分解的五步非等步在线三维检测[J]. 中国激光, 2014, 41: 182.[6] Altamirano-Altamirano A, Vera A, Leija L, et al. Myoelectric signal analysis using Hilbert-Huang Transform to identify muscle activation features [C]. [S.l.]: IEEE, 2016: 1.[7] 王红军, 付瑶. 基于多项式拟合的 EMD 端点效应处理方法研究[J]. 机械设计与制造, 2010(10): 197.[8] 韩建平, 钱炯, 董小军. 采用镜像延拓和 RBF 神经网络处理 EMD 中端点效应[J]. 振动.测试与诊断, 2010, 30: 414.[9] Rilling G, Flandrin P. On the influence of sampling on the empirical mode decomposition [C]. [S.l.]: IEEE, 2006: 444.[10] Gerchberg R W. Super-resolution through error energy reduction [J]. Opt Acta: Int J Opt, 1974, 21: 709.[11] 陈文静, 苏显渝, 曹益平, 等. 傅里叶变换轮廓术中抑制零频的新方法[J]. 中国激光, 2004, 31: 740.[12] 戴豪民, 许爱强. 瞬时频率计算方法的比较研究和改进[J]. 四川大学学报: 自然科学版, 2014, 51: 1197.[13] 赵文静, 陈文静, 苏显渝, 等. 几种时间相位展开方法的比较[J]. 四川大学学报: 自然科学版, 2016, 53: 110.[14] 张涛, 张欣. 三次样条插值在小波去噪中的应用[J]. 计算机应用与软件, 2016,33: 88.。

基于多模态的3种加载模式的Pushover研究

基于多模态的3种加载模式的Pushover研究孙江伟;刘文锋;王树臣;刘晓天【期刊名称】《青岛理工大学学报》【年(卷),期】2018(039)002【摘要】鉴于传统的Pushover法不能考虑结构的高阶振型,有学者提出了考虑多阶振型作用的Pushover分析法,从而提高弹塑性分析的精度. 基于2个框架结构,采用MPA、MMPA和IMPA法对其进行详细的分析对比. 结果表明,MPA法和IMPA法分析精度高,充分考虑了高阶振型的影响,在高层结构抗震性能分析中可优先采用MPA法和IMPA法.%It is viewed that the traditional Pushover is short of the contribution of the higher modes, some researchers put forward the Pushover analysis method concerning the multi-order vibration mode, so as to improve the precision of the elastic-plastic analysis. MPA, MMPA and IMPA are used to analyze and compare two frameworks. The results show that the MPA and IMPA have a better precision, and take a full account of the influence of higher modes. MPA and IMPA are preferred in the seismic performance analysis of high-rise buildings.【总页数】5页(P19-23)【作者】孙江伟;刘文锋;王树臣;刘晓天【作者单位】青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院, 青岛 266033【正文语种】中文【中图分类】TU375.4【相关文献】1.考虑桩土相互作用的高桩梁板式码头pushover加载模式研究 [J], 洪亚东;陶桂兰2.静力弹塑性分析方法基于水平位移加载模式的研究 [J], 孙勇;张志强;程文瀼;李爱群3.基于TMS320C6678的多核DSP加载模式研究 [J], 张乐年;关榆君4.基于外部存储器加载模式的DSP启动信号研究与应用 [J], 孙建5.屈曲约束支撑框架Pushover分析的加载模式研究 [J], 袁钰;吴京因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

如何解决GJB5000A推进中的“两层皮”现象？

如何解决GJB5000A推进中的“两层皮”现象？如何解决GJB5000A推进中的“两层⽪”现象？本⽪主要依据中国电科院胡未琼⽪师的《推⽪GJB 5000A《军⽪软件能⽪成熟度模型》中的“两张⽪”问题分析及改进》⽪⽪整理⽪成，该单位在去除“两层⽪”中的⽪些措施，值得相关军⽪企业参考和借鉴。

随着科技与时代的发展，软件产品质量在军⽪装备中的重要程度凸显。

作为唯⽪⽪份针对软件研制能⽪的认定标准，GJB 5000A-2008规定了军⽪软件研制能⽪成熟度的模型，提供了优秀的军⽪软件过程框架和⽪法，是衡量能否承担军⽪武器装备（含软件）研制的关键性要素，⽪前为军⽪企业普遍采⽪。

但在具体的实施过程中，受多种因素影响，软件研制过程与标准要求分离的“两层⽪”现象普遍存在。

究其原因，主要体现在：⽪⽪⽪，组织在推⽪标准的过程中，没有考虑本地、本单位的实际情况，仅着眼于完成体系⽪件的建⽪、或着眼于将项⽪做得“好看”，⽪对⽪些参考⽪件盲⽪照搬；另⽪⽪⽪，在具体的实施过程中，没有将体系⽪件具体化、落地化，忽视了标准对各类项⽪执⽪体系⽪件的指导作⽪，可操作性的确实，导致体系⽪件没有发挥应有的作⽪。

那么，如何解决“两层⽪”现象呢？中国电科研究院的胡未琼⽪师结合本单位实际⽪作，提出了以下⽪项措施：第⽪，建⽪本地化的GJB 5000A体系⽪件基础，并在实施过程中持续改进。

根据胡⽪师⽪章中的阐述，这套完整的GJB 5000A体系⽪件共分为⽪针⽪件、过程⽪件、操作⽪件三个层次。

如图所⽪：在实施过程中，遵循PDCA循环，不断持续改进。

通过内部评估、外部评价等⽪作，审阅软件项⽪研制过程实施证据，验证项⽪实施证据的完整性和⽪致性，从中发现待改进项，建⽪问题反馈和征集渠道，并制定改进计划和跟进改进效果，不断提⽪体系运⽪的有效性。

第⽪，创新性搭建GJB 5000A执⽪要求。

因各类项⽪执⽪GJB5000A体系⽪件的要求不⽪，建⽪⽪套既符合体系要求⽪贴合单位研制现状的GJB 5000A执⽪要求⽪分必要。

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关键词：静力弹塑性分析；模态推覆分析；侧向荷载模式；两阶段加载模式；结构地震响
应；结构顶点位移；层间位移角
中图分类号：Ｔｕ３１８．１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００．５６５Ｘ．２０１５．０７．００９
Ｊｕｌｙ２０１５
（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
文章编号：１０００ — ５６５Ｘ（２０１５）０７－００５７ — １１
基于两阶段加载模式的改进模态推覆分析方法冰
蒋欢军雷杰吕尚文。
而实际结构的反应多为所有振型共同决定；第二个假
定认为结构响应在整个地震作用过程中的形状向量保持不变，而结构在实际地震作用下，当结构发生屈
服后，结构响应的形状向量也随之发生变化．以上两
个基本假设使得其在应用中具有较大的局限性，主要
静力弹塑性分析方法又称推覆（Ｐｕｓｈｏｖｅｒ）分析方法．该方法在基于性能抗震设计、地震易损性分析、结构连续倒塌鲁棒性分析、桥梁抗震性分析、地下结构抗震性分析等众多领域得到了广泛的研究与应用 ¨ ．静力弹塑性分析方法的基本思想是将作用于结构的水平地震作用等效成为侧向水平荷载并逐步单调增加，得到结构的变形从弹性到弹塑性甚
响应的贡献，但在加载过程中始终采用固定的加载模式，这样不能考虑结构屈服后刚度变化对结构动
收稿日期：２０１４－０９ — ２８基金项目：国家自然科学基金资助项目（９１３１５３０１．４）；国家“ 十二五” 科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＪ１３Ｂ０２）
方法 ¨ ．虽然ＭＰＡ方法可以考虑高阶振型对结构
（１）结构的地震反应与某一等效单自由度体系
的反应有关；该假定表明结构的地震反应由某一振型起主要控制作用（一般认为是结构第一振型），其
Ｒ＆ＤＰｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａｄｕｉｒｎｇｔｈｅ“ １２ｔｈＦｉｖｅ — ＹｅａｔＰｌａｎ ” （２０１２ＢＡＪ１３Ｂ０２）
弹塑性分析时，将得到结构对应于此水平荷载模式下的能力曲线，水平荷载模式的选取，对于整个
Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析至关重要Ｊ．
表现为不能考虑结构高阶振型对结构响应的贡献，因此，对于高阶振型影响显著的高层及超高层结构，传
至破坏的发展全过程Ｊ．从Ｐｕｓｈｏｖｅｒ方法分析原理中可以看到：当对结构选择某种水平荷载模式进行
他振型的影响可以忽略．（２）在地震作用过程中，不论结构变形大小，分析所假定的结构沿高度方向的形状向量都保持不变．第一个假定认为结构的反应由某一个振型决定，
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍｓ：ＳｕｐｐｏａｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（９１３ｌ５３０１ — ４）ａｎｄｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
华南理工大学学报（自然科学版）
第４３卷第７期
２０１５年７月
ＪｏｕｎａｒｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．４３ＮＯ．７
法；ＩＭＰＡ方法克服了ＭＰＡ方法采用固定加载模式的不足，考虑对结构屈服前后采用分段的加载机制进行推覆分析；并通过两个算例对ＩＭＰＡ方法、ＭＰＡ方法计算得到的结构顶点位移和层间位移角与弹塑性时程分析结果进行了比较．结果表明，ＩＭＰＡ方法在评估结构地震反应时较ＭＰＡ方法在精度方面有了较大的提高．
统的推覆分析方法不能给出准确的描述ｌ８］．
Ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析方法建立在以下两个基本ห้องสมุดไป่ตู้的假
设上：
Ｃｈｏｐｒａ及其合作者先后提出了模态推覆分
析（ＭＰＡ）方法和修正模态推覆方法（ＭＭＰＡ）
（１．同济大学土木工程防灾国家重点实验室∥结构工程与防灾研究所，上海２０００９２；２．同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海２０００９２）
摘
要：在模态推覆分析（ＭＰＡ）方法的基础上，提出了改进的模态推覆分析（ＩＭＰＡ）方