第36卷第2期2023年4月振动工程学报JournalofVibrationEngineeringVol.36No.2Apr.2023结构恢复力非参数化模型识别的改进容积卡尔曼滤波方法杜义邦1，许斌1，2，赵冶1，邓百川3（1.华侨大学土木工程学院，福建厦门361021；2.福建省智慧基础设施与监测重点实验室（华侨大学），福建厦门361021；3.纽约州立大学布法罗分校土木、结构与环境工程系，纽约布法罗14260）摘要:对地震等强动力荷载作用过程中结构损伤的发生发展过程进行识别，必须考虑结构行为的非线性。本文运用相对位移和相对速度的幂级数多项式表征结构恢复力模型，提出一种基于改进的容积卡尔曼滤波算法（UpdatedCubatureKalmanFilter，UCKF）和结构部分自由度上加速度响应时程的结构参数、未知响应及恢复力非参数化模型识别方法。以一个含磁流变阻尼器的多自由度数值模型为例，考虑20%的加速度响应测量噪声影响，识别出模型的结构参数、未知响应及阻尼力。并将本文方法所得结果分别与基于扩展卡尔曼滤波算法、传统容积卡尔曼滤波算法及含记忆衰退的扩展卡尔曼滤波算法所得结果进行比较。对一个带磁流变阻尼器的四层剪切型框架模型进行激振试验，基于部分自由度上的加速度响应时程实测值，识别出结构参数、未知动力响应以及阻尼器阻尼力的非参数化模型，通过与实测结果的比较，验证了本文方法的可行性。关键词:非线性恢复力；改进的容积卡尔曼滤波；非参数化识别；幂级数多项式；磁流变阻尼器中图分类号:TU311.3文献标志码:A文章编号:1004-4523（2023）02-0389-11DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2023.02.010引言土木工程结构在服役过程中，除了因材料劣化等因素会出现结构损伤和性能退化外，也往往会因地震等强动力荷载的作用出现不同程度损伤甚至破坏。对强动力荷载作用过程中结构损伤的发生发展过程进行识别，并据此对结构剩余承载力和剩余寿命进行预测是亟待解决的课题。严格来讲，基于结构特征值和特征向量抽取的结构识别方法仅适用于线性系统，可近似应用于材料劣化等引起的结构刚度缓慢变化情况下的识别问题。但结构在地震等强动力荷载作用过程中损伤的发生发展过程是一个典型的非线性过程，不同结构构件在不同时刻进入非线性阶段，构件和结构层次的刚度并非保持不变，运用特征值或特征向量来识别刚度，并用其描述不断发展的损伤存在不合理性。不同于刚度，结构或构件在振动过程中的恢复力是其非线性行为的最直接描述，结合结构动力响应识别结果，不仅可以评价不同构件在不同...
