脉冲锤击法中采样频率设置探讨

脉冲锤击法是实际工程中经常采用的测量结构频响函数 (FRF)的方法 ,但采样频率的设置往往具有很大的随意性。为对这一容易忽视的问题进行探讨 ,本文首先介绍了脉冲锤击法测量频响函数的试验原理 ;然后 ,结合一弹性地基梁的模态试验 ,就采样频率设置对采样精度以及分辨率的影响进行了探讨 ,发现为保证力信号的采样精度 ,采样频率不仅要满足shannon定理 ,而且要满足文中式 ( 8)的要求。最后介绍了变时基 (VTB)采样技术的原理 ,并利用该技术进行了弹性地基梁的模态试验 ,发现它较好地解决了采样精度与分辨率之间的矛盾     

农用三轮车车架动态特性分析

某厂生产的某型农用三轮车用户反映车架易断裂,作者对该车车架进行了动态特性测试。 在车架上设40个测点,用锤击法(输入为力,输出为加速度)。经SD-375动态数据分析仪求得频响函数并经HP9816用SMS公司的SAS3.0软件识别出模态参数(见表1)。 为检验测试的可靠性,作者同时用正弦法进行测试(“1172”频响函数分析仪),其结果与锤击法基本吻合(见表2),说明测试精度较高。     

JR2型机械手结构模态参数识别

本文采用锤击法测量,经数字信号分析仪处理得到JR2机械手频响函数数据;再根据复模态理论应用计算机识别出全部结构系统模态参数;并进行了动态性能分析研究。     

黏弹性Winkler地基梁的振动特性分析

运用复模态分析研究了有限长黏弹性Winkler地基梁的振动特性,得出简支边界条件下的复频率方程和复模态函数表达式．通过具体算例,分析了黏弹性Winkler地基梁的固有频率和模态函数的特征,以及梁的刚度系数和地基黏性系数对固有频率和模态函数的影响．     

黏弹性地基上欧拉梁的横向自由振动

研究了黏弹性三参数地基上有限长欧拉梁的横向自由振动.给出了简支边界条件下的频率方程和模态方程,进而推导出模型地基梁的固有频率和模态函数的解析表达式,提供了精确计算任意一阶频率和模态的简便方法.在具体算例中,运用推导出的公式能方便地计算出低阶和高阶频率的精确值,避免了以往数值方法带来的计算误差.同时通过具体算例分析了不同物理参数对黏弹性地基上欧拉梁的振动特性的影响.     

频响函数计算的模态加速法

基于模态展开法、幂级数展开原理和移频技术,提出了一种计算频响函数的模态加速方法．当外激励的频率处于系统的低频区时,运用该方法可对系统的中、高阶模态实施截断和加速;当外激励的频率较高而处于系统的中频区时,该方法可对系统的低阶和高阶模态同时实施截断和加速,使模态展开时所需的模态数大为减少．通过对一个二维框架结构计算表明,模态加速的效果明显,通常只需计入幂级数的前几项即可使频响函数达到很高的精度．     

颤振试飞脉冲激励信号分析技术

颤振模态参数识别是当前飞机颤振试飞的一个重要课题。本文介绍了一种脉冲激励颤振试飞信号数据处理方法.采用改进的空域相关滤波法对脉冲响应信号进行降噪处理,改善频响函数估计精度。在模态参数识别过程中采用有理分式正交多项式分段拟合技术,实现颤振模态参数估计。     

模态参数识别中频响函数估计的最小二乘优化

模态参数识别的精度将会直接影响到机械结构系统动力特性分析的质量,而频响函数的估计精度对模态参数识别精度影响很大.工程中通常借助FFT采用功率谱平均估计频响函数.由于FFT过程中截断及舍入等误差的存在以及噪声的影响不能完全克服,采用此方法估计的频响函数来识别模态参数,其精度受到影响.因此,在分析频响函数的理论值与功率谱平均估计值的误差函数的基础上,应用最小二乘法对频响函数的估计进行优化.通过实测试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明:采用优化后的频响函数识别的阻尼固有频率和阻尼比比没有优化直接峰值搜索得到的结果更接近真实的结果,该方法能够提高模态参数识别的精度.     

一种电网频率估计算法

在自适应调整采样间隔的等角度采样原则(EASP)的基础上,提出了一种基于DFT电网频率测量的自适应估计算法.仿真试验结果表明,该算法满足现代电网频率测量的实时性、快速性和准确性的要求.     

神经网络法在定量损伤识别研究中的应用

为了探索一种可能的结构损伤在线监测方法,使结构损伤动力识别的研究更具工程实际意义,以工程上常用的截面开口槽形梁为试件,用试验模态分析与神经网络法相结合的方法,研究了位移频响函数指标、应变频响函数指标和模态频率指标在结构损伤定量辨识中的灵敏性。结果证明了神经网络法与试验模态分析技术相结合检测结构损伤的可行性,并指出应变指标对损伤更敏感。此外,指出了对于具有复杂模态的结构无法获取模态的完善信息时,用有限个点、有限个方向的测量数据进行损伤识别是可行的。     

基于频率响应函数的动力学模型修正方法研究

概述了国内外动力学模型修正技术的研究状况，研究了近些年发展起来的基于频响函数的动力学模型修正方法；利用航天器振动试验测量所得的频响函数，从理论上介绍了频响函数残差法、设计参数型频响函数法和摄动型频响函数法三种基于频响函数的动力学模型修正方法，为动力学模型修正技术的发展提供参考。     

结构系统模态参数识别的最优采样频率点研究

在噪声环境下，要使识别出的任何参数偏差最小，需要确定最优的采样频率点。本文根据施力函数的性质，推导出了优化识别模态参数最优采样频率点的判据，并给出了相应的定理和公式。实际算例表明，最优采样频率点位置并不依赖于系统的输出，仅仅取决于激励的性质。     

基于有限元与小波变换的弹性地基梁损伤识别方法研究

采用转角模态的小波分析方法研究了带刚度下降损伤段的弹性地基梁损伤识别问题.利用有限元分析求解带刚度下降段的模态参数,建立了基于转角模态小波变换识别弹性地基梁损伤的方法.以两端简支弹性地基梁为例,分别给出了地基梁无损伤、梁单独损伤、梁和弹簧同时损伤且损伤位置不同的有限元模型,计算得到了结构的转角模态,并通过转角模态小波分析来识别弹性地基梁内刚度下降段的位置.从识别结果发现,存在随机噪声的情况下,运用了转角模态小波变换方法,仍能识别出地基梁的刚度变化截面.数值算例证实了该方法的有效性和稳健性,研究结果对实际工程中的结构损伤诊断提供参考.     

对称荷载作用下弹性地基梁的傅里叶级数解

考虑地层位移荷载及梁与地基可能产生的脱空,针对长度在沉降槽内和长度延伸到沉降槽外的2种梁建立了弹性地基梁对称问题的数学模型.利用阶梯函数及脉冲函数,在所建数学模型基础上推导了求解弹性地基梁挠度的傅里叶级数系数的线性方程组,提出了计算方程组中脱空范围这一多余未知量的迭代步骤,利用有限元数值解对傅里叶级数解进行了验证.结果表明,傅里叶级数解精度高,可以作为带有脱空弹性地基梁问题的解析解,要达到相同的精度,傅里叶级数解的计算量远比有限元解的计算量小.此外,脱空范围的大小,不随级数项数的多寡而改变.傅里叶级数解法不但精度高,而且能够灵活处理不同形式的荷载,是求解复杂荷载条件下弹性地基梁问题的有效解析方法.     

基于应变分布响应模态分析理论与应用

模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关.由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数.过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作.本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法.应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效:基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量.探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势.     

基于应变分布响应的模态分析理论与应用

 模态分析技术经过近70年的发展已形成较为完整的独特理论和方法,这与模态测试手段的进步息息相关。由于传感技术的限制,既有的模态分析方法主要是基于加速度或速度测量开展的,重点关注位移、速度及加速度频响函数。过去5年间,本课题组研究和开发了用于重大工程结构的分布式应变传感技术,并以分布式动态应变测量为核心开展了包括模态分析理论、模态测试及工程应用在内的研究工作。本文简要介绍分布式动态应变传感技术的基本特点和系统构成,重点阐述基于应变分布响应的模态分析理论、应变频响函数的测试技术及相应的模态参数识别方法。应变模态分析表明,从时频域上看,应变频响是更类似于位移频响而不同于速度或加速度频响的物理量,因此对低频响应更为敏感;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取结构固有频率和阻尼比等价有效;基于位移频响函数和基于应变频响函数提取的特征向量之间的相互关系与位移和应变测量之间的映射关系完全相同,即基于应变频响获得的特征向量是直接的应变模态测量。探讨了应变模态在大柔度结构低频测试、动力模型重构、结构损伤识别3方面工程应用中的优势。     

某发动机机匣的试验模态分析

在介绍结构试验模态分析方法的基础上，以某飞机发动机机匣为研究对象，采用锤击激励法(多点激励单点拾振)进行模态试验．在信号采集时，以激励信号与响应信号的相干函数作为检验标准，并对采集到的信号进行线性平均和加窗处理．然后利用单自由度分析方法与集总平均相结合的优势(既简单，又不漏频)，分别应用峰值法和导纳圆拟合法对数据进行拟合，获得机匣的前11阶固有频率、模态阻尼比和振型图．     

弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法

利用弹性地基梁在纵向上的无限周期性,在频率-波数域内探讨了在Dirac脉冲作用下弹性地基梁动力响应的Floquet变换解法,并利用Fourier变换解法进行了验证.结果表明Floquet变换解法在解决弹性地基梁动力响应上具有一定的适用性,为此类问题的解答开辟了一个新的途径.     

地下结构纵向随机地震响应和极值分析

应用弹性地基梁理论，建立了地下结构的纵向振动频响函数方程，并将地震运动作为随机过程，同时又考虑地震动的空间变化因素，研究了地下结构的平稳和非平稳纵向地震随机响应以及在一定置信度条件下的极值反应。     

基于多响应频响函数的加筋壁板结构模型修正

针对有限元模型中结构特征的简化以及连接界面的处理给分析结果引入的误差,提出一种基于多响应频响函数的模型修正方法。简要介绍基于频响函数模型修正的基本原理,并以复杂加筋壁板结构为对象进行实例研究。首先,建立加筋壁板的各子结构模型,并采用连接单元将子结构模型组装成整体结构模型。其次,对加筋壁板结构进行动态测试与分析,根据对应的试验结果对模型中的材料参数、连接参数以及模态阻尼比进行修正。最后,分别对比修正前后结构的模态频率、频响函数,检验修正后模型的精度。研究结果表明:经过修正后的加筋壁板结构能复现用于修正的多响应频响函数,得到1个能同时反映结构加速度和应变特性的模型,从而验证了所提方法的有效性。