模态参数识别方法

本文对模态阻尼比、模态质量、模态刚度的识别做了介绍,并探讨了模态参数识别、修改的方法。模态参数识别的主要任务是从测试所得的数据中,确定振动系统的模态参数,其中包括模态固有频率,模态阻尼比,模态质量,模态刚度及振型等。     

基于Hyperview和锤击法的某型轿车排气系统模态分析

利用Hyperview软件分别在自由模态和约束模态两种条件下对某型轿车排气系统进行有限元数值模态和锤击法试验模态分析,介绍了试验模态分析的实验设备以及流程,分析比较两种模态分析结果的差异。结果表明,在自由状态下,数值模态分析和试验模态分析结果基本吻合,仿真模型能准确有效地对排气系统进行模拟计算,而在约束状态下,数值模态和试验模态分析所得到的固有频率差值相对较大,但两种模态振型总体上一致。理论模型可靠,根据模态参数,可为排气系统结构优化确定方向,为排气系统悬挂位置的优化提供了依据。     

机械故障诊断中经验模态分解的模态混淆问题

经验模态分解广泛应用于机械故障诊断,但其模态混淆问题影响了方法的有效性。从机械故障诊断的角度提出了EMD模态混淆的基本概念,根据表现形式将模态混淆定义为"向下"、"交叉"和"向上"3种基本类型,通过深入研究经验模态分解的模态混淆问题,发现产生模态混淆的原因主要有2类:一类是由方法基本原理所导致,有模态向下混淆和模态交叉混淆2种表现形式,称为Ⅰ类模态混淆问题;一类是由筛分算法缺陷所导致,有模态向上混淆1种表现形式,称为Ⅱ类模态混淆问题。根据模态混淆产生的机理,提出了针对性的解决方案:对于Ⅰ类模态混淆问题需要引进辅助手段加以解决,例如异常排除法、信号滤波法和辅助信号加入法;对于Ⅱ类模态混淆问题,完善了本征模态函数的定义,改进了筛分算法最后进行了仿真,结果表明所提解决方案有效。     

线性随机系统振动模态参数变异规律的研究

采用MonteCarlo随机有限元方法,对多自由度线性振动系统中由于结构参数的随机变异而引起的模态参数(模态频率、模态振型和模态阻尼比)变异的规律进行了研究.文中首次提出了相对均差系数的概念,应用相对均差系数和变异系数这两个无量纲量,从不同角度定量分析随机系统模态参数的变异性.数值试验结果表明,对于小阻尼比例模型,随着结构参数变异性的增大,系统模态频率均值单调变化,较低阶模态频率均值单调减小,高阶模态频率均值单调增加;模态阻尼比均值单调增加;第一阶模态振型相对均值系统的变化很小.一般地,结构参数的随机变异对模态振型均值的影响大于对模态频率、模态阻尼比均值的影响.     

承弯结构的曲率模态分析

曲率模态常用于计算结构动强度设计中的应力状态。针对桥梁等承弯结构研究曲率模态与应变模态之间的关系 ,阐明了曲率模态分析的理论依据及其特性 ,如曲率模态的正交性和叠加性等 ;推导了有关公式并据以说明曲率模态试验方法和参数识别 ;探讨了曲率模态在动强度设计、结构损伤检测等方面的应用。由于曲率模态是结构的中性面的变形模态 ,它对结构的局部变化与应变有相同的敏感性 ,但其模态表达式将比应变模态简单 ,而应变与曲率之间有简单的关系 ,因此曲率模态在动态设计应用上将更为方便     

HHT法识别结构模态频率和阻尼比的改进

在应用EMD方法分解信号时,可能造成固有模态函数中不同的振动模态混合,从而淹没能量较小的振动模态而导致无法识别其模态参数。为了提高结构模态参数识别的精度和比较精确地识别低频模态及能量较小模态的参数,文章对结构响应信号进行带通滤波后再应用EMD方法进行分解,最后得到结构的各阶模态频率和阻尼比;仿真结果表明,该方法可以有效提高结构模态频率和阻尼比的识别精度。     

钢筋混凝土框架结构复模态试验分析

通过一个钢筋混凝土空间框架模型的振动模态试验,分析讨论钢筋混凝土框架结构的模态性质、由实模态替代引起的误差以及哪种实模态提取方法更合适.结果显示,钢筋混凝土框架模型表现出了复模态的特征;其中用复留数相位提取的实模态最接近复模态.     

工作模态参数识别方法的研究

针对传统模态识别方法难以准确识别重频、高阻尼比的模态参数的特点,主要研究了系统在环境激励下不同工况用随机子空间法和Polymax算法识别的模态参数(模态频率、模态阻尼比和模态振型)的变化情况。随机子空间法是一种时域模态参数识别方法,在相邻模态的识别方面,它明显优于一些传统的模态识别方法。Polymax模态识别方法也称为多参考点最小二乘复频域法,在阻尼比的识别方面具有明显的优势。本文通过悬臂梁的对比实验研究验证了它们在不同激励条件下的有效性和可靠性。     

基于Morlet小波变换的结构密集模态参数识别

为了解决结构密集模态识别精度不高的问题,提出了基于Morlet小波变换进行结构模态参数识别的一套方法流程.首先,从公式推导的角度对结构模态混叠的机理进行研究分析,明确和量化了密集模态的定义,提出了结构模态密集度指标——相邻模态的频率比,以此判定应用Morlet小波变换进行模态识别的有效性.其次,针对边端效应和噪声污染的不利影响,改进了小波变换识别结构模态参数的方法,并提出了最优小波中心频率的选取方法.理论研究结果表明,当相邻模态的频率比值一定时,随着阻尼比以及相邻模态阻尼比差值的增加,模态混叠的严重程度也增加.数值仿真算例结果表明,这种改进的模态识别方法可有效地识别结构的模态参数,且能够获得较高的参数识别精度.     

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究

研究了如何基于模态综合法实现自由试验边界与约束边界的转化。以矩形钢板为例进行理论研究,分别在自由与一端固定两种状态下进行模态试验,提取模态参数,并将自由试验获得的低阶模态频率构成主模态谱矩阵,而主模态振型和高阶剩余模态则由矩形板有限元模型提供,同时将约束条件等效为一种子结构,共同参与模态综合,完成自由试验结果到约束模态参数的转化。数值计算结果与试验结果一致,证明了基于模态综合理论并将试验模型和解析模型相结合的提取方法是可行的。     

二阶非线性模态参数识别方法的研究

提出一个新的非线性模态参数识别的方法──曲面拟合方法．该方法根据 Ｖｏｌｔｅｒｒａ函数级数理论，在识别出非线性系统高阶传递函数的基础上，分析了非线 性高阶传递函数的分布特征，建立一个差频坐标系，对非线性高阶传递函数进行对角 化处理，进而进行整体曲面拟合（ＳＦＭ），实现非线性模态参数的识别。     

由框架结构位移传递函数识别模态参数的方法

本文提出了用位移传递函数的模识别模态参数的一种频域方法。用此方法对钢筋混凝土电力厂主厂房的框架结构进行了模态参数识别,并与实际激振试验测试结果进行了比较,相对误差小于2%,完全可以满足工程实际的要求。     

立铣再生颤振闭环控制系统的设计

基于再生颤振机理,研究和建立动态铣削加工振动系统的闭环控制系统,以及其传递函数模型.应用模态分析理论,研究加工振动系统的复模态振型,实现其传递函数矩阵模态参数,包括模态质量、模态阻尼和模态刚度等的辨识,为动态铣削加工振动的预估和有效控制奠定理论基础.     

试重组迁移矩阵及现场混合动平衡方法

针对全息动平衡方法在现场应用中可能存在因试重起车次数受限、无法获得足够的转子特征响应参数的问题,提出了一种基于试重组的全息现场混合动平衡方法．借鉴Darlow混合法中模态试重组的思想,通过对模态试重比的简化假设,利用迁移矩阵的线性可叠加性将对应于某单一平衡面的迁移矩阵扩展为对应于某阶模态试重组的迁移矩阵,从而减少了平衡高阶不平衡量所需的试重起车次数,提高了现场平衡效率,且平衡效果良好．通过对一台300MW汽轮发电机组的现场动平衡过程的试验分析,表明了该方法的可行性和有效性．     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

设计参数对行星齿轮传动系统模态能量灵敏度的影响

基于矩阵摄动方法研究了设计参数对行星齿轮传动系统模态能量的灵敏度.此处所计及的设计参数包括太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮的啮合刚度、行星轮的支承刚度以及各构件的转动惯量.系统模态能量与系统的振动强度密切相关,高的模态能量预示着当系统受到来自齿轮啮合动载荷激励时将发生较大的振动.采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统的动力学模型,并采用矩阵摄动方法对模态能量特征灵敏度问题进行了推导和求解.结合具体实例,分析了各设计参数对系统模态能量的灵敏度,并通过实验验证了一些设计参数选择对系统振动强度的影响.实验结论与理论分析相吻合,在一定程度上验证了设计过程中采用模态能量灵敏度分析法预估参数选择对系统振动强度的影响是可行了.     

柴油机缸体三维振动特性的数值计算和试验模态分析

本文对Q-485柴油机缸体三维振动动态特性的分析,选用有限元数值计算和试验模态分析两套方案:前者运用子空间迭代法计算特征值和特征向量;后者则分别用频域分析中的单模志多项式曲线拟合法,多模态线性优化迭代法和多模态多项式曲线拟合法,以及时域分析中的复指数法进行参数识别。在0—800Hz频率范围内识别出了6个模态,建立了离散系统的模态模型,得到了较满意的结果。     

桥梁断面气动导数识别的模态参数插值方法研究

由系统复模态的特征分析可知,同一折减风速(或折减频率)下系统的气动导数可唯一确定该折减风速(或折减频率)下系统振动模态参数,反之亦然.基于该思想可建立系统振动模态参数插值确定桥梁断面气动导数的方法.在此基础上,本文主要探讨了一种归一化提取可直接插值的模态参数的方法从而保证了模态参数插值求气动导数的可行性.数值算例验证表明,归一化提取可直接插值的模态参数的方法是适用的.     

具有重特征值的阻尼线性系统振动

本文在复模态理论基础上引入系统传递函数矩阵及其留数矩阵的概念，推证了传递函数矩阵展式，通过展式导出系统振动响应的实数表达式可用于计算具有重特征值的阻尼线性系统振动响应，从而解决了涉及重特征值的振动求解问题，文中对特征值、特征向量及留数矩阵做了探讨，并给出了算例。