侧向冲击荷载作用下钢丝绳动力响应试验.pdf

第 43 卷第 5 期2023 年 10 月振动、测试与诊断Vol.43 No.5Oct.2023Journal of Vibration，Measurement&Diagnosis侧向冲击荷载作用下钢丝绳动力响应试验冯竹君1，王秀丽1，胡 义2，王赛龙1，姚勇3，褚云朋3（1.兰州理工大学土木工程学院 兰州，730050）（2.中国十七冶集团有限公司 兰州，730050）（3.西南科技大学工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室 绵阳，621010）摘要 为研究侧向冲击荷载作用下钢丝绳的动力响应，分别对单根钢丝绳和交叉钢丝绳网进行了抗冲击试验，并考虑了其表面状态及材质、直径和连接方式对钢丝绳抗冲击性影响。结合材料的拉伸试验，分析了钢丝绳的静力和动力性能。结果表明，不同的表面状态及材质只影响钢丝绳弹性阶段的变形能力，对钢丝绳承载能力影响不大。钢丝绳表面状态及材质仅对静力拉伸下的弹性模量有影响，对钢丝绳抗冲击性能的影响不大；针对单根钢丝绳冲击试验工况，相同冲击物质量冲击时，直径越小的钢丝绳中部应变值较大，直径越大的钢丝绳端部应变值较大；卡扣连接的钢丝绳经历了由松弛状态到绷紧状态再到受荷状态三个不同的阶段，螺栓连接的钢丝绳直接从绷紧状态开始到受荷状态，卡扣连接钢丝绳变形比螺栓连接的大，受强冲击荷载时容易失效，连接可靠度低。关键词 钢丝绳；侧向冲击；动力响应；抗冲击性能中图分类号 TU317+.1；TH142；TH113引 言钢丝绳因其良好的承载能力和变形能力使得其应用领域越来越多样化17。通常，其在自重相对较小的情况下具有很高的承载力。绳索结构使钢丝绳能够在一根或多根钢丝断裂的情况下继续承载8。钢丝绳在应用过程中常会受到冲击作用而发生失效。Krishnadev等9的研究结果表明，与拉伸试验相比，冲击试验能更好地评估钢丝绳的脆性断裂敏感性，钢丝绳应用需考虑动态载荷的作用。Ren等10研究了钢丝绳在冲击荷载下的失效模式，并给出了安全使用钢丝绳的建议。Sun等11通过爆破试验研究了新型锚索的抗冲击性能。任志乾等12针对单股钢丝绳在受到冲击载荷作用下的失效问题，通过建立钢丝绳的三维有限元模型，对静载荷和冲击载 荷 下 的 钢 丝 绳 内 部 钢 丝 的 受 力 进 行 了 计 算。Zheng 等13通过预应力钢索冲击响应谱计算，研究了激励持续时间和阻尼比对冲击响应谱的影响。以上研究多集中于钢丝绳的轴向冲击方面，针对钢丝绳的侧向抗冲击性能研究较少。笔者通过缩尺试验，考虑钢丝绳表面状态及材质，研究不同直径的单根钢丝绳在螺栓连接和卡扣连接 2 种连接方式下的侧向抗冲击性能，以及交叉钢丝绳网在冲击荷载下的动力响应，为工程应用提供参考。1 试验研究由于实际工程中的钢丝绳多暴露在大气环境中或处于复杂的地区环境下，常存在防腐蚀和耐久性问题。不锈钢和热镀锌钢丝绳是工程中常用的 2种材料，这 2 种不同的表面处理方式都能在一定程度上减缓钢丝绳的腐蚀问题。故本次试验中采用光面304 不锈钢和热镀锌碳素钢 2 种表面状态及材质的钢丝绳，对比其抗冲击性能差异。考虑不同直径对钢丝绳抗冲击性能的影响，以及实际工程中因条件限制等因素存在不同的连接方式，试验根据不同的表面状态及材质、直径和连接方式等共设计 8 个试验工况。1.1试验装置试验在兰州理工大学结构实验室冲击试验台上进行，冲击试验装置如图 1 所示。试验台总高度为5.2 m，轨道长度为 7.9 m，坡度为 42。试验中的冲击物是直径分别为 100，150，200 和 300 mm 的实心DOI:10.16450/ki.issn.10046801.2023.05.021 国家自然科学基金资助项目（52368001，51778273）；工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室开放基金资助项目（18kfgk08）收稿日期：20211028；修回日期：20211220第 5 期冯竹君，等：侧向冲击荷载作用下钢丝绳动力响应试验钢 球，对 应 的 质 量 分 别 为 4.11，13.87，32.87 和110.92 kg，这里分别用 M1，M2，M3和 M4表示。1.2试件设计缩尺试验是在研究构件或结构的力学性能时的一种常用手段。以常用于实际柔性防护工程中直径为 28 mm 的钢丝绳为例，按照钢丝绳截面积 1/5 的几何缩尺进行试件设计。实际试验中选取直径为12 mm 的钢丝绳，同时，对比考虑直径为 8 mm 的钢丝绳抗冲击性能，分析不同直径对钢丝绳抗冲击性能的影响。钢丝绳长度为 1 500 mm。2种直径的钢丝 绳 长 径 比 为 125 和 187.5，满 足 一 般 细 长 索 的要求。冲击试验的试件具体参数如表 1所示。表 1中，钢丝绳公称抗拉强度均为 1 770 MPa。试件编号中第 1 部分 SS 代表 304 不锈钢丝绳，HG 代表热镀锌钢丝绳；第 2 部分数字代表钢丝绳直径（mm）；第 3部分代表钢丝绳组合形式，N 表示交叉钢丝绳网，否则为单根钢丝绳。根据文献 1415，得到直径分别为 8 mm 和 12 mm 的不锈钢丝绳理论最小破断力分别为 40.1 kN 和 85.6 kN；12 mm 的热镀锌钢丝绳理论最小破断力为 84.6 kN。1.3力学性能试验多数研究在进行钢丝绳弹性模量测试时选用拆股成单根钢丝的拉伸试验，此种试验不能完整表现出整股钢丝绳的弹性变形规律，故本试验直接对完整的钢丝绳股进行拉伸，研究其真实变形规律。根据钢丝绳不同的材料，分别制作了 3个直径为 8 mm和 3 个直径为 12 mm 的光面 304 不锈钢拉伸试样，以及 3 个直径为 12 mm 的热镀锌碳素钢拉伸试样，共 9 个拉伸试样，每个试样总长为 500 mm。拉伸过程中用型号为 YYU25/100 的电子引伸计测量钢丝绳的弹性变形。采用上海华龙厂家制造的型号为 WAW2000 的电液伺服万能试验机进行拉伸试验。钢丝绳弹性模量 Es的计算公式16为Es=Le()F30%-F10%Ac()x2-x1（1）其中：Le为引伸计标距长度；F30%为 30%的钢丝绳最小破断拉力；F10%为 10%的钢丝绳最小破断拉力；Ac为钢丝绳计算金属横截面积；x2为 F30%的力对应的引伸计读数；x1为 F10%的力对应的引伸计读数。图 2 为钢丝绳拉伸前后对照图。由图 2 可知，钢丝绳断裂位置均发生在试件中部，且钢丝绳实测破断力均大于规范规定的理论计算值，说明拉伸试验有效。经拉伸试验后得到钢丝绳拉伸力学性能参数如表 2所示。试件编号的第 1部分 SS代表不锈钢丝绳，HG代表热镀锌钢丝绳；第2部分数字代表钢丝绳直径（mm）；第 3 部分 T1，T2，T3代表拉伸试件，每组3个。图 1冲击试验装置Fig.1Impact test apparatus表 1试件具体参数Tab.1Specimen list序号12345678试件编号SS81SS82SS121HG121HG12N1HG12N2SS12N1SS12N2组合形式单根单根单根单根33443344表面状态及材质光面 304不锈钢光面 304不锈钢光面 304不锈钢热镀锌碳素钢热镀锌碳素钢热镀锌碳素钢光面 304不锈钢光面 304不锈钢钢丝绳直径/mm88121212121212边界条件螺栓连接卡扣连接螺栓连接螺栓连接卡扣连接卡扣连接螺栓连接螺栓连接一次冲击冲击物直径/mm150150100100100100100100二次冲击冲击物直径/mm200200150150150150150150三次冲击冲击物直径/mm300300200200200200200200989振 动、测试与诊断第 43 卷 由表 2 可知，针对 304 不锈钢丝绳，直径的改变对弹性模量影响较小。针对同直径的钢丝绳，相比304 不锈钢丝绳，热镀锌钢丝绳的弹性模量增幅较明显，平均增幅达到 53.99%。说明相同荷载条件下热镀锌钢丝绳的弹性变形较小，更容易进入塑性变形阶段。但是，两者的破断拉力结果相差不大。不同的表面状态及材质只影响钢丝绳弹性阶段的变形能力，而对钢丝绳静力承载能力影响不大。1.4冲击试验试验中将提前制作好的试件安装在构件支撑架上面，利用坡道滚落的钢球施加冲击荷载。目前，工程中常用的索力测量方法有压力表法、锚索计测试法、振动法和磁通量法。其中：压力表法只能测试缓慢张拉过程中的索力变化；锚索计测试操作不便，自身重量较大，不适于本试验；振动法只能测试轻微振动后产生的索力，不适于强冲击下的索力测试；磁通量法测试频率过低，不适于短时冲击荷载的测量。从试验量测的可行性考虑，本次试验选取直接在钢丝绳表面粘贴应变片的方法来测定钢丝绳的动态应变，并研究其传力规律。固定加速度传感器用来测试受冲击后钢丝绳的加速度变化。连接位移传感器测试钢丝绳的变形。试验使用江苏东华测试技术股份有限公司 DHDAS 动态信号采集系统，DH5922采集仪进行数据采集。1.4.1测点布置及装置单根钢丝绳测点布置如图 3 所示，图中短粗实线代表应变片，空心圆代表位移传感器，空心三角形代表加速度传感器。S1，S2和 S3代表 3 个应变片，A1，A2和 A3代表 3个加速度传感器，D1，D2和 D3代表3 个位移传感器。电阻应变片型号为 BX1205AA，量程为20 000。加速度传感器类型为 IEPE 压电式传感器，型号为 1A531E，量程为 5 000 g。位移传感器采用德国 ASM 拉绳式位移传感器，型号为CLMD2AJ1A8P01250 和 CLMD1AJ1A8P01750，量程分别为 250 mm 和 750 mm。钢丝绳网冲击试验结合实际考虑三边支撑连接，钢 丝 绳 网 测 点 布 置 如 图 4 所 示。表 面 粘 贴S1S12共 12 个应变片，从下往上连接 A1，A2和 A3共3个加速度传感器和D1，D2和D3共3个位移传感器。1.4.2加载方案单根钢丝绳冲击试验如图 5 所示。图中，钢丝绳冲击点均为钢丝绳中点。在进行单根钢丝绳冲击试验时，针对直径为 8 mm 的 304 不锈钢丝绳，对比钢丝绳在螺栓连接和卡扣连接下的动力响应，研究图 3单根钢丝绳测点布置图（单位：mm）Fig.3Arrangement of measuring points of single wire rope(unit:mm)图 4钢丝绳网测点布置图（单位：mm）Fig.4Layout of measuring points of wire rope net(unit:mm)图 2钢丝绳拉伸前后对照图Fig.2Comparison of wire ropes before and after stretching表 2钢丝绳拉伸力学性能参数Tab.2Tensile mechanical properties of wire rope试件编号SS8T1SS8T2SS8T3均值SS12T1SS12T2SS12T3均值HG12T1HG12T2HG12T3均值理论破断拉力/kN40.140.140.140.185.685.685.685.684.684.684.684.6实测破断拉力/kN40.6042.8340.6441.3699.6098.9196.4298.3199.098.597.198.2断股数442344544444弹性模量/GPa54.8478.8279.8471.1766.1664.8368.4366.47115.0389.74102.30102.36伸长率/%0.2510.50.5852.52.53.333.5433.5990第 5 期冯竹君，等：侧向冲击荷载作用下钢丝绳动力响应试验不同连接方式对钢丝绳抗冲击性能的影响。针对直径为 12 mm 的螺栓连接的钢丝绳，对比 304 不锈钢丝绳和热镀锌钢丝绳的动力响应，研究不同表面状态及材质对钢丝绳抗冲击性能影响。针对螺栓连接方式下的 304不锈钢丝绳，对比不同直径的钢丝绳动力响应，研究不同直径对钢丝绳抗冲击性能影响。在进行钢丝绳网冲击试验时，考虑不同连接方式，分别进行了 33钢丝绳网和 44钢丝绳网的冲击试验，对比在相同冲击荷载作用下不同连接方式的钢丝绳网抗冲击性能的影响。33 钢丝绳冲击点为网格中部纵横钢丝绳交叉中心点，44钢丝绳网冲击点为由下往上第 2 根和第 3 根横向钢丝绳中点，分别将冲击工况定义为 N21和 N22。2 试验结果及分析2.1试验现象受冲击载荷后钢丝绳的破坏形态如图 6 所示。如图 6（a）所示，单根钢丝绳受 M2质量冲击时，只发生冲击部位的局部损伤。如图 6（b）所示，受 M4质量冲击时，钢丝绳断裂。如图 6（c）所示，钢丝绳网受冲 击 后 主 要 发 生 连 接 端 部 失 效 现 象，钢 丝 绳 网HG12N22在受 M3质量冲击时，从下往上第 3根钢丝 绳 端 部 脱 开。如 图 6（d）所 示，钢 丝 绳 网SS12N22 在受 M4质量冲击时，从下往上第 3 根钢丝绳端部脱开。试验中不同连接方式的钢丝绳网受冲击后的动力响应存在明显差异，螺栓连接的钢丝绳网变形较小，震荡剧烈。卡扣连接的钢丝绳网变形较大，震荡较缓慢。随着冲击物质量的增大，2 种连接方式下钢丝绳网均发生连接处脱开的失效破坏，但钢丝绳未发生断裂。2.2应变结果分析因冲击过程中钢丝绳受冲击荷载后振动剧烈，导致多个应变片损坏，仅给出有效的几个应变值。图 7为单根钢丝绳应变时程曲线。试件 SS81受不同冲击物质量冲击时，S1应变片的应变时程曲线如图 7（a）所示。由图可知，随着冲击物质量的增大，相同应变片的应变增大，波动幅度也越大，但是波动频率变慢。试件 SS82受不同冲击物质量冲击时，S1应变片的应变时程曲线如图 7（b）所示。可以看出，应变曲线振动频率变慢，波峰包含的面积增大。可见，同直径的 304 不锈钢丝绳在不同连接方式下受冲击荷载时，卡扣连接的钢丝绳变形能力和耗能能力相较螺栓连接的钢丝绳大。试件 SS121 受不同冲击物质量冲击时，S3应变片的应变时程曲线如图 7（c）所示。可以看出，随着冲击物质量的增大，相同测点的应变增大，波动幅度也越大，但是波动频率变慢。试件 HG121 受不同冲击物质量冲击时，S3应变片的应变时程曲线如图 7（d）所示。对比图 7（c）和（d）可知，相同直径螺栓连接的钢丝绳在受冲击荷载时，304 不锈钢和热镀锌钢丝绳应变变化规律差别不大，说明表面状态及材质对钢丝绳的抗冲击性能影响不大。试件 SS81应变片 S3因应变过大而损伤，试件SS121 应变片 S1因应变过大而损伤。由此可知，螺栓连接的 304 不锈钢丝绳，相同冲击物质量冲击时直径越小的钢丝绳中部应变值较大，直径越大的钢丝绳端部应变值较大。这是因为材料相同时直径图 5单根钢丝绳冲击试验Fig.5Single wire rope impact test图 6钢丝绳破坏形态Fig.6Failure modes of wire rope991振 动、测试与诊断第 43 卷 较小的钢丝绳本身刚度较小，在受到冲击时局部发生损伤甚至断裂，故冲击点处的应变较大。随着直径增大，钢丝绳刚度变大，在受到冲击时局部损伤不明显也不会发生断裂，故冲击点处的应变较小。由钢丝绳网受不同质量冲击时各点的峰值应变max结果可知，对比 33的钢丝绳网，在冲击质量较大时，螺栓连接的钢丝绳网主要为冲击荷载所在横向钢丝绳受力，卡扣连接的钢丝绳网主要为冲击荷载所在的纵横向钢丝绳同时受力，受力较均匀。对比 44 的钢丝绳网，在冲击质量较大时，冲击从下往上第 2根横向钢丝绳时，2种连接方式下钢丝绳网均为冲击点附近及与之相连钢丝绳边界处受力较大。在冲击从下往上第 3根横向钢丝绳时，2种连接方式下钢丝绳网冲击点附近受力较大。2.3位移结果分析单根钢丝绳位移传感器 D2的位移时程曲线如图 8所示。可以看出，钢丝绳的变形经历了 3个重要阶段，分别是正向变形、反向回弹变形和最终残余变形。定义 3 个特征值分别为正向峰值位移 um、反向回弹峰值位移 uRm和最终残余位移 up。如图 8（a）所示，由 于 位 移 计 拉 线 被 震 断，仅测 到 试 件 SS81在 M2质量冲击时，位移传感器 D2的 um值为 15.25 mm，uRm值达到 72.66 mm，up值为3.89 mm。在 M4质量冲击时试件发生断裂，试件SS82受不同冲击物质量冲击时，位移传感器 D2的位移时程曲线如图 8（b）所示，随着冲击物质量的增大，uRm值增大，相同测点残余位移 up值也越来越大。在 M2质 量 冲 击 时，um值 为 33.01 mm，uRm值 为50.23 mm，up值达到 8.52 mm。在 M4质量冲击时试件同样发生断裂。综上，同直径的 304 不锈钢丝绳在受相同冲击荷载时，卡扣连接的钢丝绳最终残余位移比螺栓连接的更大，振动频率更低。其原因是螺栓连接的钢丝绳初始状态存在的轴向约束力强于卡扣连接。因轴力的效果是显著减少钢丝绳的最终变形17，则可知螺栓连接的钢丝绳变形较小。试件 SS121 受不同冲击物质量冲击时，位移传感器 D2的位移时程曲线如图 8（c）所示。由图可知，在冲击质量较小时，钢丝绳发生弹性变形，且 uRm值比 um值大，振动频率较高，钢丝绳主要通过回弹变形进行耗能。在M1质量冲击时，um值为16.87 mm，uRm值达到 42.71 mm。在 M2质量冲击时，um值为18.63 mm，uRm值达到 45.15 mm，up值为 0.949 mm。在 M3质量冲击时，um较大，um值为 53.76 mm，uRm值为 41.32 mm，钢丝绳产生残余变形，残余位移 up值达 到 42.16 mm，同 时 波 动 频 率 变 慢。由 试 件SS121 和试件 SS81 对比结果可知，相同冲击物质量冲击时，直径越小的钢丝绳变形越大。试件 HG121 在 M1质量冲击时位移传感器 D2的 um值为 19.28 mm，uRm值达到 48.80 mm，up值为0.945 mm。对比试件 SS121在相同冲击物质量冲击下的位移结果，两者相差不大。由此可知，表面状图 7单根钢丝绳应变时程曲线Fig.7Strain time history curve of single wire rope图 8 单根钢丝绳位移传感器 D2位移时程曲线Fig.8Displacement time history curve of single wire rope displacement sensor D2992第 5 期冯竹君，等：侧向冲击荷载作用下钢丝绳动力响应试验态及材质对钢丝绳的抗冲击性能影响不大。由 于 篇 幅 所 限，仅 给 出 试 件 SS12N1和HG12N13 个测点位移时程曲线。M1质量冲击时钢丝绳网位移时程曲线如图 9 所示。由图可知，螺栓连接的钢丝绳网在受 M1质量冲击荷载时振动频率较卡扣连接的钢丝绳高。2种钢丝绳网都经历了3个阶段，包括冲击之初的正向变形 um，然后发生回弹变形 uRm，最终产生残余变形 up。卡扣连接的钢丝绳网残余变形比螺栓连接的钢丝绳网大。这是因为卡扣连接的钢丝绳网受冲击时，钢丝绳经历张紧到受力的过程，最终产生的变形等于钢丝绳张紧所需的变形与实际受力产生的变形之和。对比钢丝绳网 2 种不同的连接方式，螺栓连接的钢丝绳网最终残余变形 up较小，但是正向峰值位移 um和反向回弹峰值位移 uRm较大。这说明螺栓连接的钢丝绳网主要通过弹性变形耗能，而卡扣连接的钢丝绳网主要通过塑性变形耗能。2.4加速度结果分析图 10 为单根钢丝绳加速度传感器 A1的加速度时程曲线，可以看出，钢丝绳加速度幅值均随冲击物质量的增加而增大。试件 SS81 受不同冲击物质量冲击时，加速度传感器 A1的加速度时程曲线如图10（a）所示。由图 可 知，在 M4质 量 冲 击 下，A1加速 度 幅 值 达 1 451.53 g，同时钢丝绳发生断裂。试件 SS8 mm2 受不同冲击物质量冲击时，A1的加速度时程曲线如图 10（b）所示。由图可知，在 M4质量冲击下，A1加速度幅值为 865.40 g。由以上对比可知，相同直径的 304不锈钢丝绳受冲击荷载时，相较于螺栓连接的 304 不锈钢丝绳，卡扣连接时钢丝绳的加速度幅值更小。试件 SS121受不同冲击物质量冲击时，A1的加速度时程曲线如图 10（c）所示。由图 可 知，在 M3质 量 冲 击 下，A1加 速 度 幅 值 为1 245.52 g。由以上对比可知，304不锈钢丝绳受相同质量小球冲击时，直径越大的钢丝绳加速度越大。由于试验中加速度值超限或传输线损坏等原因，仅给出 M2质量冲击钢丝绳网加速度时程曲线，如图 11所示。由图可知，冲击荷载所在的横向钢丝绳加速度值 A1最大，最上方横向钢丝绳加速度值 A3最小，加速度值 A2介于两者之间。对比相同工况，螺栓连接的钢丝绳网振动更剧烈。其原因为螺栓连接的钢丝绳网初始受到的约束轴力值较卡扣连接的大，相同条件下，轴力越大的构件加速度也越大。3 结 论1）单根钢丝绳受冲击荷载后振动较剧烈，会发生明显的反向回弹变形，回弹变形较正向变形大。在冲击物质量较小时，只发生冲击部位的局部损伤，在冲击物质量较大时，钢丝绳断裂。表面状态及材质对钢丝绳的抗冲击性能影响不大，对钢丝绳抗冲击性能影响较大的因素是连接方式，卡扣连接的钢丝图 9 M1质量冲击时钢丝绳网位移时程曲线Fig.9Displacement time history curve of mass M1 impact wire rope net图 10单根钢丝绳加速度传感器 A1的加速度时程曲线Fig.10Acceleration time history curve of single wire rope acceleration sensor A1图 11M2质量冲击钢丝绳网加速度时程曲线Fig.11Acceleration time history curve of mass M2 impact wire rope net993振 动、测试与诊断第 43 卷 绳变形能力和耗能能力相较螺栓连接的钢丝绳大。2）随着冲击物质量的增大，相同测点的应变增大，波动幅度也越大，但是波动频率变慢。对于单根钢丝绳，相同冲击物质量冲击时，直径越小的钢丝绳中部应变值较大，直径越大的钢丝绳端部应变值较大。3）不同连接方式的钢丝绳网受冲击后的动力响应存在明显差异，螺栓连接的钢丝绳网变形较小，振动频率较快。卡扣连接的钢丝绳网变形较大，振动频率较慢。螺栓连接的钢丝绳网主要通过弹性变形耗能，而卡扣连接的钢丝绳网主要通过塑性变形耗能。卡扣连接的钢丝绳经历了由松弛状态到绷紧状态再到受荷状态 3 个不同的阶段，最终变形相较螺栓连接的钢丝绳大。4）对比 2 种不同的连接方式，钢丝绳网主要发生冲击点处的局部损伤和钢丝绳端部连接失效。卡扣连接的钢丝绳网受冲击荷载时容易失效，连接可靠度低。相较于螺栓连接的钢丝绳，卡扣连接时单根钢丝绳的加速度幅值更小。参考文献1黄群贤，郭子雄，崔俊，等.预应力钢丝绳加固 RC 框架节点抗震性能试验研究 J.土木工程学报，2015，48（6）：1-8.HUA Qunxian，GUO Zixiong，CUI Jun，et al.Experimental study on seismic behavior of RC frame joints strengthened with prestressed steel wire rope J.China Civil Engineering Journal，2015，48（6）：1-8.（in Chinese）2龚宪生，罗宇驰，吴水源.提升机卷筒结构对多层缠绕双钢丝绳变形失谐的影响 J .煤炭学报，2016，41（8）：2121-2129.GONG Xiansheng，LUO 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Zuocai1，2，YUAN Ziqing1（1.School of Civil Engineering，Hefei University of TechnologyHefei，230009，China）（2.Anhui Province Infrastructure Safety Inspection and Monitoring Engineering LaboratoryHefei，230009，China）AbstractThe external loads are usually required to be known when using the traditional unscented Kalman filter（UKF）method for nonlinear system identification.However，in real application，the input of nonlinear structures is difficult to be obtained or the measurement error is large，under this circumstance，the application of the UKF method will be limited.To identify nonlinear structural parameters under unknown excitations，this paper proposes an improved UKF based synchronous identification method for parameters and unknown load identification of nonlinear systems.Based on the proposed method，the unknown loads are firstly estimated based on the predicted values of structural dynamic responses and system parameters，and then，the external loads are further identified based on the updated system state values.In addition，to reduce the negative effects of the measurement noise on nonlinear system identification，a Kalman filter（KF）process is embedded in the UKF method to real-time optimize the measurement noise covariance matrix.To verify the feasible and accuracy of the improved UKF approach，numerical simulations on a single degree-of-freedom（DOF）and five-DOF Bouc-Wen hysteretic models under seismic excitations are conducted.The results show that the improved UKF method can effectively realize the synchronous identification of unknown loads and system parameters of nonlinear structures.Keywords unscented Kalman filter；nonlinear structure；unknown load identification；nonlinear parameter identificationExperimental Study on the Dynamic Response of Wire Rope Under Lateral Impact LoadFENG Zhujun1，WANG Xiuli1，HU Yi2，WANG Sailong1，YAO Yong3，CHU Yunpeng3（1.School of Civil Engineering，Lanzhou University of TechnologyLanzhou，730050，China）（2.China MCC17 Group Co.，Ltd.Lanzhou，730050，China）（3.Shock and Vibration of Engineering Materials and Structures Key Laboratory of Sichuan Province，Southwest University of Science an