线性结构振动亏损系统的实验模态分析

本文设计了一个用速度反馈实现粘性阻尼的结构振动系统并进行了实验和模态参数识别，实验模态分析结果表明，具有非比例阻尼的结构振动系统，在欠阻尼范围内，系统是可以成为亏损的；对于亏损系统，其频响特性只有用广义模态理论才能正确地描述。     

基于频响函数的结构损伤识别模型修正方法

针对模型修正中测量数据不完备问题,提出一种利用频响函数结合结构损伤识别进行模型修正的方法。首先,采用频响函数摄动分析法建立频响函数灵敏度方程,并综合考虑结构响应对参数变化的灵敏度及阻尼对振幅的影响等因素,合理选择频率范围;然后,利用完好结构的频响函数和测量得到的损伤结构固有频率重构损伤结构未测量节点的频响函数;最后,研究与模型修正相适应的传感器优化布置方法,确定传感器数目及测点位置,从而为模型修正提供所需的频响数据。数值模型试验表明,利用较少数量的传感器提供的频响数据即可识别出损伤位置和损伤程度,得到与结构实际参数相符的模型修正结果。     

基于频响函数的结构损伤识别模型修正方法

针对模型修正中测量数据不完备问题,提出一种利用频响函数结合结构损伤识别进行模型修正的方法。首先,采用频响函数摄动分析法建立频响函数灵敏度方程,并综合考虑结构响应对参数变化的灵敏度及阻尼对振幅的影响等因素,合理选择频率范围;然后,利用完好结构的频响函数和测量得到的损伤结构固有频率重构损伤结构未测量节点的频响函数;最后,研究与模型修正相适应的传感器优化布置方法,确定传感器数目及测点位置,从而为模型修正提供所需的频响数据。数值模型试验表明,利用较少数量的传感器提供的频响数据即可识别出损伤位置和损伤程度,得到与结构实际参数相符的模型修正结果。     

基于跨点导纳法识别工程结构模态参数

提出了基于环境激励下，运用跨点导纳法识别大型工程结构模态参数的一种方法。叙述了跨点导纳法理论的基本定义和原理，跨点导纳法运用结构的输出自功率谱求出结构的主频率，运用结构的输出响应谱比值确定结构的振型，从而识别出环境激励下工程结构的模态参数。并结合传统模态试验原理，对一个平面薄板进行了两种对比试验，试验结果显示跨点导纳法识别结构的模态参数与传统的模态试验是一致的。分析表明跨点导纳法能够准确有效地辩识工程结构的模态参数。     

基于瞬态冲击响应特性的无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别

基于瞬态冲击响应特性进行了高速铁路无砟轨道砂浆层脱空的检测和识别方法研究。采用LS-DYNA软件建立了CRTSⅡ型无砟轨道多层结构截面的有限元模型,对不同尺寸脱空的工况进行了数值模拟,分析了模拟结果的速度时程曲线特性、频谱曲线特性和导纳变化特性,提出了基于瞬态响应特性检测砂浆层缺陷的识别参数。对预设不同尺寸缺陷的高铁实体模型进行了试验,结果表明,砂浆层存在脱空时,测点的速度时程曲线振幅增加、低频频谱峰高、导纳均值增加且导纳谱呈现多峰特征,基于瞬态冲击响应特性可准确识别砂浆层内大于0.4 m的脱空病害。     

桩基非线性轴向受迫振动稳态幅频响应分析

用多时间尺度法得到了一端固定、另一端自由的桩基非线性轴向受迫振动系统主共振时的稳态幅频响应曲线。研究表明:桩基非线性轴向受迫振动的幅频响应曲线不仅与派生线性振动系统的固有频率、土刚度和阻尼系数有关,而且也与振幅、相位和非线性特征量有关。幅频响应曲线中会出现一种典型的振幅跳跃的非线性现象,当激励频率接近线性系统固有频率时,系统产生共振从而响应幅值增大,而且同一激励频率可能会对应于振幅的多个不同值,运动状态具有不稳定性。随着非线性系数的增大,响应曲线峰值侧向弯曲;粘性阻尼会抑制响应振幅的增大;激励振幅增大会导致响应振幅增大。     

局部非线性刚度阻尼系统参数识别的一种新方法

研究了具有平方非线性刚度和平方非线性阻尼的两自由度局部非线性振动系统，采用空间法来识别该系统模型的参数。利用该方法对非线性频响函数进行估计，并利用最小二乘法对模型的非线性刚度系数和非线性阻尼系数进行了优化，实验结果表明了该方法的可行性，在识别和优化汽车等局部非线性系统的物理参数方面具有一定的参考价值。     

弯曲共振法共振峰“劈叉”现象研究

使用弯曲共振法测量复合试件阻尼参数时,发现频响曲线有时会在共振频率附近产生"劈叉"现象,表现出两个峰值,与一般经验不符。建立了悬臂梁试件受到不同方向激励的耦合振动模型,通过信号合成复原了"劈叉"曲线,表明频响曲线在共振频率附近产生"劈叉"的原因是正交方向弯曲振动模态的干扰;提出了针对"劈叉"曲线的实验数据处理方法;利用阻尼层模量识别过程判断出"劈叉"曲线上两峰对应的振动方向,辨别主共振峰和干扰峰;进而分析了"劈叉"曲线干扰频率与幅度等对试件损耗因子识别精度的影响。结果表明,在主共振峰可辨条件下,使用弯曲共振法常规计算公式,即可得到相当准确的结果,并解决了"劈叉"曲线数据处理的难题。     

基于量子粒子群算法的结构模态参数识别

以由结构输入输出数据计算所得实测频响函数与理论频响函数差值最小化为优化目标,通过对理论频响函数中所含结构模态参数搜索取值使目标函数最小,即将结构模态参数识别问题转化为优化问题。采用量子粒子群算法对此过程优化计算,获得结构模态参数。用数值模拟六层框架结构对该方法进行验证。结果表明,量子粒子群可有效识别结构模态参数。     

橡胶隔振器迟滞阻尼特性识别的新方法

为了实现对含有橡胶隔振器的机械系统的建模和动力学分析,对隔振器的迟滞阻尼特性识别方法进行了研究.首先,对橡胶隔振器进行了正弦振动试验,获得不同频率,不同振幅下恢复力和位移之间的关系.接着,根据阻尼在一个振动周期内耗能相等的原则,把恢复力分解为弹性力和阻尼力,采用变刚度变阻尼法分别对不同频率下的弹性力和阻尼力进行了参数识别,获得了弹性系数和阻尼系数与振动频率之间的关系.然后,采用参数识别的结果,应用"大质量法"对含有橡胶隔振器的空心轴结构进行了建模和动力学分析,获得了质心位置响应加速度随频率变化的曲线.响应加速度的最大值为11.79 g(100 Hz).最后,对整个结构进行了正弦振动试验并把响应加速度曲线和相应的振动试验结果进行了对比分析.试验结果表明:计算的响应加速度最大误差为9.2%;可以满足工程计算精度的要求.证明了这种参数识别方法的正确性,应用这种方法可以使橡胶隔振器建模和分析过程统一化和规范化.     

固定谐振荷载作用下曲线轨道动力响应特性研究EI北大核心CSCD

将曲线轨道视为周期性离散支撑结构,根据周期性结构的振动特性,通过引入移动荷载作用下曲线轨道梁的数学模态以及广义波数,得出曲线轨道梁频域响应的级数表达,进而求解固定谐振荷载作用下曲线轨道梁平面外弯扭耦合振动的响应特性。通过计算不同频率固定谐振荷载作用下曲线轨梁的动力响应,可以求得曲线轨梁垂向位移频响特性。对单层离散点支撑轨道模型进行计算分析可知:曲线轨道梁一阶自振频率受扣件支点垂向支撑刚度、垂向支撑阻尼系数、扣件支点间距变化影响较大,扣件支点垂向支撑刚度增加时轨梁一阶自振频率提高,垂向支撑阻尼系数增加时轨梁一阶自振频率略有减少,扣件支点间距减小时轨梁一阶自振频率提高;扣件支点间距对曲线轨梁频响特性具有显著的影响,跨中处一阶pinned-pinned共振峰幅值及支点处反共振峰幅值随支点间距的增加而变大;曲线半径对地铁轨道轨梁垂向位移频响特性几乎没有影响。     

低阻尼板结构模态密度测试方法

导纳实部平均值法是主要的模态密度测试方法，理论上导纳实部是在连续频率上进行平均的，实际测试中通常是在离散频率点上近似平均的，但低阻尼结构各模态半功率点带宽较窄，模态重叠因子不高，若测试分析仪谱线间隔过大，则无法测得完整的导纳曲线，因此这种近似精度也不高。就低阻尼板结构模态密度测量中，用离散频率点导纳平均实部代替连续频域平均和有限测量点的平均值代替连续空间平均的精度分别进行了探讨，着重分析了实验测量精度与导纳分析仪谱线分辨率和测量点数之间的关系，并应用导纳分析仪的频谱细化功能成功测得了一块低阻尼板的模态密度。     

局部自由阻尼梁结构动力响应的精确解

运用等效复刚度法和传递矩阵方法推导了作局部自由阻尼层处理的梁式结构的动力响应方程,得到了系统的频响曲线。同时,分析了阻尼材料的杨氏模量、厚度以及安装位置对系统频响的影响。计算结果与有限元法结果和相关文献比较,吻合良好。分析表明,该方法具有较高的精度,可为梁式结构自由阻尼层处理的设置和优化提供理论指导。     

非比例阻尼结构参数识别算法的研究

在地下结构的地震响应中,无限地基的辐射阻尼起着重要的影响,然而其阻尼形式同结构的比例阻尼假定不同。同样,对于施加隔振、减震措施的建筑结构,其系统阻尼也不再满足比例阻尼假定,在结构参数识别中将阻尼阵假定为与刚度阵形式相似的方法不能反映实际结构参数。从研究结构的阻尼模型发发,引入了节点堆积阻尼,这样形成的阻尼与刚度、质量既有一定的联系,又有一定的独立性。以剪切型结构为例对此做了详细说明,结果表明,引入堆积阻尼后,进行参数识别的结构动力学方程是一个非线性识别问题,在此基础上提出了基于最小二乘平均的非线性迭代识别算法。     

固定谐振荷载作用下曲线轨道动力响应特性研究

将曲线轨道视为周期性离散支撑结构,根据周期性结构的振动特性,通过引入移动荷载作用下曲线轨道梁的数学模态以及广义波数,得出曲线轨道梁频域响应的级数表达,进而求解固定谐振荷载作用下曲线轨道梁平面外弯扭耦合振动的响应特性。通过计算不同频率固定谐振荷载作用下曲线轨梁的动力响应,可以求得曲线轨梁垂向位移频响特性。对单层离散点支撑轨道模型进行计算分析可知:曲线轨道梁一阶自振频率受扣件支点垂向支撑刚度、垂向支撑阻尼系数、扣件支点间距变化影响较大,扣件支点垂向支撑刚度增加时轨梁一阶自振频率提高,垂向支撑阻尼系数增加时轨梁一阶自振频率略有减少,扣件支点间距减小时轨梁一阶自振频率提高;扣件支点间距对曲线轨梁频响特性具有显著的影响,跨中处一阶pinned-pinned共振峰幅值及支点处反共振峰幅值随支点间距的增加而变大;曲线半径对地铁轨道轨梁垂向位移频响特性几乎没有影响。     

局部自由阻尼梁结构动力响应的精确解

运用等效复刚度法和传递矩阵方法推导了作局部自由阻尼层处理的梁式结构的动力响应方程,得到了系统的频响曲线。同时,分析了阻尼材料的杨氏模量、厚度以及安装位置对系统频响的影响。计算结果与有限元法结果和相关文献比较,吻合良好。分析表明,该方法具有较高的精度,可为梁式结构自由阻尼层处理的设置和优化提供理论指导。     

碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数的识别

建立了用于碳纤维酚醛树脂复合材料粘性系数动态识别的二参数模型,利用一试件的实测固有频率识别此参数,并用其它试件的实测结果加以检验。在识别此参数时还考虑了空气阻尼的影响。分析结果表明此方法是成功的,误差达到最小范围。     

基于频响函数辨识机械结合部动态参数的研究

摘要：进行机械结构的动力分析与动态优化设计时,为获得比较准确的结构边界条件,结合部参数辨识成为其中一项关键技术。结合工程实际,应用频响函数辨识结合部刚度与阻尼参数的方法进行参数识别,对能否获取完备频响函数进行了研究,并作出相应的求解策略。该方法避开了对频响函数直接求逆,运用最小二乘原理将矛盾方程转化为定解方程,保证了数值计算的稳定。一般情况下,结合部处绝对阻尼值要远远小于绝对刚度值,为了更准确地辨识出阻尼值,需采用对阻尼进行二次辨识。该方法具有一定的工程实用价值,而且辨识过程简单。算例证实了该方法具有很高的辨识精度。     

状态空间物理参数识别法

本文从粘性阻尼系统的状态方程出发,应用复模态理论,提出了一种在时域和频域中识别振动系统的物理参数的方法.文中采用了双最小二乘逼近识别系统的模态参数.在识别物理参数时,可采用不同测点的数据进行计算,以求达到更好的精度.     

简支板导纳特性研究

通过建立简支板结构导纳分析模型,并通过计算机仿真手段,研究了简支板的内阻尼对结构输入导纳及传递导纳的影响.研究结果表明:在复杂系统结构传统研究中,通常默认成立的前提假设"结构的传递导纳远小于结构的输入导纳"并非无条件的成立,而只有在板内阻尼达到一定值时,该假设才成立,当板内阻尼很小或为零时,传递导纳的影响不可忽略.