循环对称结构重根模态振型相关性修正

为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则(Cross modal assurance criterion, Cross MAC)初值得到夹角误差;在此基础上确定出对应的旋转角度和测点数;对有限元模态振型进行旋转匹配并计算得到修正后的Cross MAC值。应用该方法对制动盘有限元模态模型和试验模态模型进行相关性修正,结果表明：该方法不仅能获得准确的循环对称结构模态相关性,且相比于已有的循回群和初等旋转变换方法而言,修正效率得到显著提高。     

改进随机子空间算法在桥梁结构中的运用

随机子空间算法作为模态参数识别算法中的主要方法之一,虽然被广泛运用于实际桥梁结构的模态参数识别中,但其依然存在一定的缺陷.基于此,针对其存在的三大问题:系统定阶难、只适用于时不变结构以及真实模态筛选存在主观性,笔者提出了相应的解决方法.首先,利用奇异熵增量一阶导数法实现系统阶次的智能化判定;其次,引入滑窗技术对...     

循环对称结构静态与动态分析方法

循环对称结构静态与动态分析方法赵宁，刘更，刘恩泽（西北工业大学）１引言航空航天、石油化工、电力核能等许多领域中，有许多结构是由一个基本“扇形”段沿周向重复Ｎ次组成，这类结构统称为旋转周期结构（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ...     

考虑大幅值输入的随机子空间识别

随机子空间识别是一种可靠的时域模态参数识别算法,通常是利用结构在零初始状态作用下的动力响应来识别结构模态参数,而并没有考虑大幅值输入对识别结果的影响。针对此问题,研究了大幅值输入对随机子空间识别的影响并探讨了方法的适用性。首先,介绍了考虑大幅值输入的随机子空间识别理论基础;然后,通过一个两自由度系统进一步考虑了不同阶次模态、模态振型的相对精度随采样数和大幅值输入的变化情况;最后,以菜园坝长桥大桥拱肋脉动试验为算例,研究了考虑大幅值输入识别方法的适用性。结果表明:考虑大幅值输入能够提高识别的模态参数精度;相比频率,模态振型精度随采样数的变化具有一定的随机性;考虑大幅值的随机子空间识别对模态试验的完备性要求较高。     

循环对称结构动态响应问题的可靠性分析

以提高复杂循环对称结构动态响应问题的可靠性分析精度为主要目的,运用三参数可靠性模型,对循环对称结构动态响应问题的概率有限元方法的基本理论及计算进行了研究。以结构的材料性能参数、几何参数等为随机变量,导出了求解循环对称结构的动态响应及动应力的数字特征及概率分布的计算表达式。在此基础上计算了在动载荷工作状态下的圆盘和齿轮的可靠度,并与Monte-Carlo法的计算结果进行了对比。结果表明文中的方法更加有效、简捷。     

气体静压主轴模态仿真分析及试验研究

为准确获取气体静压主轴的动力学模态特性,分别建立主轴转子及主轴部件的有限元模型,对有限元模型中添加的弹簧及电机约束边界条件进行了研究,并分别对以上两个有限元模型进行模态计算。比较两种情况下的结构固有频率、振型趋势及各阶模态下的有效参与质量,分析主轴部件中的外壳对主轴转子模态参数的影响,其中仅保留主轴转子的前六阶固有频率为1.5 Hz、277 Hz、279 Hz、316 Hz、384 Hz、385 Hz,而主轴部件的前六阶固有频率为1.5 Hz、259 Hz、270 Hz、281 Hz、352 Hz、363 Hz,以上结果中均包含刚体模态及重根模态。两者比较结果表明主轴部件的固有频率因其质量的增加而有所降低,且主轴部件不再满足对称结构形式,因而相对于仅保留主轴转子重根模态的情况有所减弱。基于有限元仿真分析结果,进一步对主轴部件进行模态试验验证,通过仿真与试验对比,结果表明主轴转子的有限元仿真结果与试验测量结果更加贴近,其前三阶误差分别为0.6%、10.6%和2.6%。上述仿真边界条件的加载与计算过程及试验测试方法对进一步提高气体静压主轴模态参数仿真精度及修正动力学仿真模型提供了有益参考。     

复风度循环对称结构特征问题的等效复约束法

根据循环对称粘弹结构的循环对称性，提出了等效复约束法，使得整体循环对称粘弹结构的特征方程对各扇形子结构解耦，通过对任意一个扇形子结构的分析，就可获得整体循环对称粘弹结构的特征对。算例表明本文方法是正确可靠的，可极大地减少计算所需内存和机时，可应用于大型循环对称粘弹结构的动态特征分析。     

主轴系统空运转模态分析

利用试验台模拟加工中心主轴系统安装状态下的空运转试验,结合DASP分析系统测得主轴系统的动态响应,基于随机子空间识别技术,用MATLAB软件编制相应的识别程序,剔除系统运转中的激励频率成分,选择合适的模型阶次,获得加工中心主轴系统的模态参数,识别结果与脉冲激励识别结果有一定的对应性,为主轴系统的结构改进设计提供依据.     

计算循环对称结构振动特性的新方法

利用循环对称结构的循环对称性，通过扇区结点循环对称条件和结点位移复约束条件，解除结构特征方程中各个扇区之间的耦合关系；选取结构的任一个循环对称扇区作为有限元计算模型，建立单个扇区复约束特征值方程；通过对单个扇区的计算，获得完整结构的振动特性。算例表明了本文方法的正确性和精确性，并可极大地减少计算所需机器内存和机时     

REFERENCE-BASED STOCHASTIC SUBSPACE IDENTIFICATION FOR OUTPUT-ONLY MODAL ANALYSIS

When performing vibration tests on civil engineering structures, it is often unpractical and expensive to use artificial excitation (shakers, drop weights). Ambient excitation on the contrary is freely available (traffic, wind), but it causes other challenges. The ambient input remains unknown and the system identification algorithms have to deal with output-only measurements. For instance, realisation algorithms can be used: originally formulated for impulse responses they were easily extended to output covariances. More recently, data-driven stochastic subspace algorithms which avoid the computation of the output covariances were developed. The key element of these algorithms is the projection of the row space of the future outputs into the row space of the past outputs. Also typical for ambient testing of large structures is that not all degrees of freedom can be measured at once but that they are divided into several set-ups with overlapping reference sensors. These reference sensors are needed to obtain global mode shapes. In this paper, a novel approach of stochastic subspace identification is presented that incorporates the idea of the reference sensors already in the identification step: the row space of future outputs is projected into the row space of past reference outputs. The algorithm is validated with real vibration data from a steel mast excited by wind load. The price paid for the important gain concerning computational efficiency in the new approach is that the prediction errors for the non-reference channels are higher. The estimates of the eigenfrequencies and damping ratios do not suffer from this fact.     

MODAL IDENTIFICATION AND DAMAGE DETECTION USING THE DATA-DRIVEN STOCHASTIC SUBSPACE AND ARMAV METHODS

This paper presents results of modal identification and damage detection on the Steel-Quake structure using the autoregressive moving average vector and data-driven stochastic subspace methods. The methods directly work with the recorded time signals and allow to analyse linear systems where only the system output is measured, while the input is unknown but produced by uncorrelated random signals. These techniques can also be used directly to analyse data obtained from the free response of linear systems.     

基于Gauss滤波和Hilbert变换的模态参数辨识算法

通过Gauss滤波和Hilbert变换相结合的方法,对柔性结构的模态参数进行了辨识。仿真计算结果表明,该方法可以十分有效地辨识出结构的相近模态参数,并具有较好的抗噪声性能。应用该方法,完成了空间柔性桁架结构的模态参数辨识,得到了比传统处理方法更接近理论计算结果的结构模态参数,能够有效地避免柔性结构参数辨识中的漏频现象,并具有高的辨识精度。     

基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法

为了从结构脉冲响应信号中精确识别结构模态参数,提出一种基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法。首先对结构的脉冲响应信号进行经验模式分解,将结构多阶模态响应信号分解为与各单阶模态响应信号一一对应的分量,再对这些分量分别进行Laplace小波相关滤波便可准确识别结构的各阶模态参数。仿真信号的计算结果表明该方法可以得到精确的阻尼固有频率,并能准确地锁定阻尼比。悬臂梁力锤激励试验结果表明该方法在实际结构的模态参数识别中也非常有效。     

基于Poly IIR方法的简支梁振动模态分析与研究

分析某振动试验台简支梁的振动模态,首先利用弹性体一维振动理论得到简支梁的振动数学模型。然后利用伯努利-欧拉梁理论计算得到了简支梁振动微分方程,对简支梁设定特定的边界约束条件计算得到各阶模态参数,利用Workbench有限元仿真分析得到简支梁前五阶固有频率与振型,最后用基于Poly IIR的实验模态算法进行了简支梁实验模态参数识别,得到了简支梁横向与扭转模态频率与振型,验证了仿真值与实验值的一致性,最大误差为3%左右,可以为后续梁、板等弹性体复杂结构EMA分析研究提供一定的参考。     

基于子结构法的电子设备模态分析

利用Ansys有限元分析软件,采用子结构法进行机箱及其模块的模态分析,得到整机的固有频率及模态振型,并由固有频率和模态振型进一步讨论如何提高整机的结构刚性,子结构法对大型电子设备的动力学分析有一定的参考意义。     

基于模态理论的振动结构声辐射信号特征提取方法及其应用

论述了结构振动与声辐射之间的传递特性,以堆垛机结构为对象进行了试验研究。通过模态参数测试和声辐射信号分析验证了理论分析的正确性。提出了一种基于模态频率的声信号频域特征信息提取方法,并将该方法用于堆垛机结构的冲击载荷分类识别研究。结果表明,声谱峰值频率与结构模态频率具有相当好的一致性,声谱幅值分布反映冲击载荷的特性;采用所提出的方法提取的声信号特征信噪比高,用于振动结构冲击载荷分类识别是合理的和有效的。由于设备发生故障必然导致载荷的变化而使所辐射的声信号发生变化,加之声信号获取成本低且有近场非接触测量的优点,所以提出的声信号特征提取方法在机械设备运行状态监测和故障诊断方面具有重要的应用价值。     

THEORETICAL ANALYSIS AND EXPERIMENTAL VERIFICATION ON TERNARY-WAVES METHOD TO COMPILE ACCELERATED SPECTRA

The equivalent damage calculation formulae of fatigue crack formation and growth are established. In order tocompile the fatigue crack formation and growth accelerated load spectra, the main wave shapes and load sequence of theactual load spectrum are kept constant, and the carrier waves are cut off. And secondary waves are put together into newsecondary waves to shorten the test time according to the equivalent damage calculation formulae respectively. Then bythe fatigue cumulative damage calculation of the fatigue crack formation and growth accelerated load spectra, the onecorresponding to the bigger damage is determined as the fatigue accelerated test load spectrum. Therefore in the test process, the fatigue accelerated test spectrum may be applied till fatigue failure, the engineering fatigue crack length of full-scale structure need not be inspected, and the fatigue crack formation accelerated load spectrum need not be transferredinto the fatigue crack growth accelerated load spectrum. Finally, it     

基于模态和刚度的车门轻量化研究

以某车型左前车门为对象,将拼焊板与自适应响应面法相结合的方式应用于车门部件厚度优化进行轻量化研究.在Hyperworks中建立车门有限元模型,并对其进行模态、刚度分析.利用Hypermesh共节点模型模拟激光拼焊技术,将原点焊车门内板前、后部采用拼焊板方式连接进行优化设计.通过灵敏度分析,选取部分板件在HyperStu...