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。     

应变模态分析实验及应用

本文简要介招了应变模态分析的基本理论及应变传递函数的具体测量方法,并给出了一悬臂梁和某轴系的实验结果。     

基于实验模态的结构应变模态分析

从位移模态出发详细推导了应变模态的表达式 ;以悬臂梁模型为例 ,进行了位移模态与应变模态实验分析 ,并与有限元计算结果进行比较 ,验证了三者识别的模态参数基本一致 ,而且应变模态分析方法可以确定结构应变最大点和共振疲劳危险点 .     

基于应变模态分析的结构动应力分析

从一个角度介绍了力——应变传递函数、应变响应及应力响应振型，为应变模态分析的工程应用打下了一定的基础.     

实验应变模态分析原理和方法

在复杂结构的动态设计中，应变测量和应力计算是分析结构在动载下进行强度 设计和疲劳寿命估算的关键。文章给出了预测振动应交响应的模态模型；并从这一基本 模型出发，系统阐明了应变传递函数的构成特点，测试方案以及模态参数识别的４种方 法。模态模型及各参数一经确定，便可用以计算任意载荷条件下的应交响应，应力响应 也就可以计算。     

应变模态法在悬臂梁结构损伤监测诊断中的应用

工程实际中各种结构的应变模态对于结构的微小损伤具有高度敏感性,依据这一特点及应变模态振型的变化,便于及时监测、诊断结构的损伤程度及损伤位置,以保证结构的可靠性及安全性.从理论和实验的角度探讨了应变模态的原理和参数识别方法,并通过实验对悬臂梁进行应变模态参数识别,获得了悬臂梁多阶应变模态的振型图.根据悬臂梁的振型变化,判断出结构微小损伤的具体位置,并由此验证结果将应变模态法应用于工程实际并对各种结构损伤进行监测诊断的可行性.     

由模态应变能法诊断结构破损的实验研究

提出了基于单元模态应变能变化结构破损诊断方法,该方法权以结构破损前后的模态振型和单元刚度矩阵为诊断信息。实验研究表明,用有噪声影响的不完整测试模态振型数据时,此方法仍能得到较好的破损诊断结果。     

基于应变模态的刚构桥损伤诊断分析

随着车流量的不断激增和材料的不断老化,早期修建的桥梁结构承载能力逐渐下降。对结构的损伤进行诊断和恰当评估是健康监测系统的核心,而敏感的损伤指标是损伤诊断能够正确预警的关键。本文以数值分析为基础,选取应变模态参数和频率模态参数,通过对连续刚构桥的损伤诊断分析比较,提供了一种应用于此种桥型的结构健康监测方法。     

基于应变能分析的双目标白车身模态优化

建立某混合动力SUV带挡风玻璃白车身的有限元模型,分析白车身的模态特性,并通过试验模态验证其可靠性。针对未达到35Hz目标值的后部扭转模态,通过改进白车身焊点、结构、板件厚度等步骤进行优化。在板厚优化之前引入模态应变能分析法,缩减模态灵敏度分析样本,提高优化效率。最终,白车身后部扭转模态频率由34.42Hz提升至37.39Hz,而车身质量仅增加0.2%(0.75kg),在实现白车身模态优化目标的同时还尽量减少了车身增重。     

新开发某车型车门约束模态仿真分析

基于模态分析理论,运用CAE软件ANSYS对某型车车门进行了约束模态分析。首先运用CAD软件CATIA,创建了车门模型,在能够反映车门结构的主要动态特性的基础上,对车门进行了部分简化。其次采用壳单元Shell63,对整个车门模型进行网格划分,建立了车门的有限元模型。然后通过ANSYS分析,得到了车门的振动频率与振动类型。最后研究了车门材料、厚度和车门的结构变化对车门振动频率的影响,得出材料和厚度对车门的振动频率没有显著的影响,而其结构的变化对车门振型和频率有显著的影响。在此基础上,对车门进行了机构优化,避免共振以改善整车的乘坐舒适性。     

多点激励模态分析技术的形式和内容

本文以多点激励下模态分析技术的理论和应用为主题,以作者对这一新兴技术概念的理解和实践为基础,通过对多点激励技术概念和方法的历史回顾和归纳,比较全面地对该技术中的各种具有代表性方法的实际作用和地位进行了评述。文章把多点激励技术看成一个整体,综合论述了影响其模态分析精度的各种内在因素,并提出了提高参数识别精度的相应方法。     

动态绘图与显示技术在模态分析中的应用

本文着重探索了计算机图学中交互图形处理技术,提出了一种简单、快速的线段交点制定方法和沉陷点判定法则;运用所提出的方法编制了适用于微型计算机的动态绘图程序,并对不同类型的模态参数识别结果进行了动画绘制和屏幕显示。     

关于改进结构模态分析数学模型的研究

本文详细论述了当前国内外实验模态分析中广泛采用的模态参数识别的理论数学模型的不准确性,提出了一种精度较高的模态表达式,併作了算例。     

多体系统的时域和频域分析

介绍多体系统的概念及其动力学特性。在时间域和频率域进行了理论分析,开发了一般多体系统动力学分析程序DAGOMS及其FTT后续处理程序PTODA。以工业机器人为典型系统进行了实验模态分析,识别了接合面物理参数。用上述程序进行计算,求得时域和频域数值解。理论分析与实验结果吻合较好。     

实验模态分析的微机实现

实验模态分析技术正受到国内外工程界的极大重视,由于需要复杂昂贵的专用分析设备因而限制了该技术的推广及应用。本文探讨了用普通微机来实现模态分析。在阐述其理论的基础下,介绍了所研制的微机模态分析系统,通过试验及分析,验证了该系统的正确性及合理性,并已应用于工程实际。     

傅氏变换中的时域积分特性应用

该文讨论傅氏变换中的二个时域积分特性，在求解频谱函数中的应用方法，并举例予以说明。     

网球拍动态性能的实验模态分析

本文应用实验模态分析方法对网球拍的动态性能进行了测试,分析了不同网球拍在击球过程中的击球稳定性及对肘的不同伤害程度.     

计算机动画显示及其在模态分析中的应用

根据实验模态分析的需要,论述用计算机动画实现结构模态分析动画显示方法。重点阐述了结构几何模型的建立、数据处理和交换,三维结构的二维显示、动画的生成等问题,并介绍了作者根据这些方法研制的MOGR动画显示软件包在模态分析中的应用。     

关于最小二乘复指数法的频域——时域模态参数识别技术

本文提出了一种识别模态参数的频一时域方法。用适当的谱窗去截取全景频谱,得到仅含一个或少许几个模态的频响函数,并作IFFT,即将所截取的频响函数转换成自由振动响应,然后利用LSCE法识别相应的模态参数.重复上述过程,那么所有包含在测量的频响函数中的模态参数就可以识别出。实验结果表明,文中所提出的方法与原来的LSCE法相比,具有许多明显的优点。它能容易地识别出小能量模态并节省大量的计算时间,而且从LSCE法计算的结果中很容易区别出噪声模态。