汽车车架结构振动应变分析的模态法

根据在同一激振力的作用下用模态叠加法来表达位移响应和应变响应时,二者具有相同坐标的物理概念,先用位移模态分析法求取了模态质量、模态刚度、模态阻尼以及位移模态振型等模态参数。而后用共振法激发应变模态振型、增大应变量,以改善电阻应变计的测量精度,求取高精度的应变模态。这一方法用于车架的应变模态分析,取得了可靠的实验结果,并揭示了局部应力集中现象。     

基于应变指标的微弱损伤识别的实验方法

针对位移指标对微弱损伤不敏感的特点,研究了基于应变模态的损伤识别方法。该指标从应变模态参数识别着手,获得低阶应变模态振型,构造应变模态差,达到了结构微弱损伤的识别目的。通过与位移指标对比,实验表明该指标能通过应变模态振型和应变模态差准确识别微弱损伤的位置和损伤的程度。     

使用应变模态和遗传算法的有限元模型修正方法

提出了采用应变模态置信度为待修正响应特征的有限元模型修正方法。应变模态置信度是评价有限元仿真与试验测试结果相关性的方法,可以为模型修正提供全局的频率误差信息和局部的应变相关性信息。首先,介绍了应变模态和有限元模型修正的相关理论方法;然后,以某航空加筋壁板结构为对象,通过仿真分析和"仿真试验"获得结构的应变模态频率以及对应的应变振型,进一步计算频率误差和应变模态置信度误差;最后,基于两种误差构造模型修正的目标函数,采用遗传算法对目标函数进行优化,修正结构中的待修正参数,并将修正后参数代入模型,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:所采用的方法获得的修正后有限元模型具有复现修正响应特征的能力,并且对于未修正频段内的响应也具有较好的预测能力。     

矩形舵面应变模态测试中的传感器优化布置

针对矩形舵面结构应变模态测试中信噪比低、模态阶次遗漏等问题,研究了应变传感器的优化布置方法。首先,建立应变传感器布置的动力学模型;其次,基于应变振型,研究了有效独立法（effective independence, 简称EI）、MinMAC法（minimize modal assurance criteria,简称MinMAC）和奇异值分解法（singular value decomposition,简称SVD）的应用;最后,利用振动台对矩形舵面模型进行了实验验证。结果表明：测点优化前,应变响应信号缺少第2阶模态信息,应变振型向量正交性差;测点优化后,根据应变响应信号能够准确识别第2阶固有频率和阻尼比,振型向量的正交性得到改善。该优化后结果验证了传感器优化布置的必要性和有效性。     

结构应变模态辨识的特征系统实现方法

应变模态可以分析动载下结构的应力状态。文中将基于位移响应数据的特征系统实现算法应用于应力应变分析中，建立基于应变测量数据的结构动力学参数辨识方法。首先建立应变的状态空间描述方程。由于应变模态和位移模态是同一物理状态的两种不同表现方式，二者的数学表达式具有相似性，前者是后者的相似变换。在此基础上，给出应变格式的ERA识别方法。利用应变格式进行eigensystem realization algorithm(ERA)分析；不仅可以辨识出结构的频率、阻尼比等动力学参数，而且还可以辨识得到相应的结构应变模态，从而建立应力应变预测响应模型。数值仿真和实验验证表明，该方法对结构应变模态有快速准确的辨识能力。     

激光干涉在蜂窝夹心层板振动模态测量中的应用

采用激光电子散斑干涉测量技术(electronic speckle pattern interferometry,简称ESPI)对悬臂矩形损伤蜂窝夹心复合板稳态振动下的振型进行了实验研究。通过完整试样的振型测量结果与有限元模拟均匀悬臂金属板结构振型的类比,验证了有关蜂窝夹心复合材料具有横观各向同性假设的观点,获得了悬臂矩形蜂窝夹心复合层板前14阶离面振动模态的振型图。实验结果表明,结构的损伤导致其局部刚度改变,使得共振频率减少,损伤对其高阶振型的形状改变较为明显,有时甚至是模态跃迁。     

桥梁结构损伤的振动模态检测

首先介绍了桥梁结构损伤检测的振动模态方法的原理及其４ 个要素。总结了用模态参数（固有频率、阻尼比及位移振型）进行损伤检测评估的困难,进而阐述应变模态测量的原理及其用于桥梁结构损伤检测时,相对于位移模态的优势。由于应变模态方法应用于实桥检测受到传统应变测量手段的制约,本文最后提出了一种通过相邻点振动位移的测量,推估桥梁在动载作用下的应力状态,进行实桥损伤检测的途径,并推荐一种新型低频高灵敏度传感器作为位移测量用传感器。     

有色噪声激励下基于应变响应的频域拟合算法

提出了一种有色噪声激励下基于应变响应的工作模态参数识别方法。首先,从应变频响函数出发,将工作模态参数识别方法应用到有色激励下的应变响应信号,推导出仅利用应变响应的多自由度系统模态参数表达式;其次,对悬臂梁进行数值仿真,分析了模态识别误差并验证了该方法的有效性;最后,通过悬臂梁实验验证了在真实有色噪声环境中,该方法依然具有很高的识别精度。     

铝锭堆垛机传动系统齿轮的有限元模态分析

研究了铝锭堆垛机翻转装置传动系统中齿轮的固有振动特性,运用有限元分析软件ANSYS对齿轮进行了模态分析,计算出了固有振动频率和模态振型,为齿轮传动系统的动态响应计算和分析奠定了基础。通过有限元法分析了传动系统各个齿轮的固有振动特性,用有限元分析软件ANSYS计算出了齿轮的各级模态频率和振型,为传动系统的齿轮动态设计提供了参考,也为诊断齿轮传动系统故障提供了一种方法。     

高速动车组横梁应变场光纤测量与反演研究

针对高速动车组车底底架横梁的应变场反演问题,基于模态叠加法和传感器优化配置理论,提出一种根据部分测点的实测单向应变反演结构空间应变场的方法。以结构的应变模态为输入,以模态坐标独立性为目标,基于信息熵理论建立了传感器优化配置的数学模型,再根据模态坐标和振型采用正则化方法反演结构应变场。仿真计算结果表明,无噪声干扰下,反演的精度较高,最大均方误差为9.87×10^-12,并且正则化方法可以有效抑制噪声对结果的影响。搭建了基于光纤光栅传感系统的测试试验台,基于实测应变数据和模态结果反演应变场,结果表明,反演后的应变幅值相对误差带为1.21%～10.79%,反演数据和实测数据的均方误差带为0.80～3.69。该方法能够准确识别结构的模态坐标,为获取高速列车关键结构的应变场分布提供参考。     

一种频响函数灵敏度分析方法

频响函数灵敏度分析在结构动力优人和振动控制等许多领域中着广泛的应用,基于模态展开和幂级数展开原理,提出了一种频响函数灵敏度分析的模态展开法,为了减少模态展开时的模态截断误差,文中同时给出了一种模态加速了方法,该方法可大大提高模态截断时的灵敏度分析精度,通过对一数值害例计算表明,文中提出的方法非常有效。     

频响函数计算的级数展开法

运用级数展开原理,导出了频响函数计算的级数展开法。该方法在非完备模态集下仍能给出高精度的频响函数,从而可在工程中广泛应用。算例表明,该算法是有效的。     

基于实验模态分析的集中参数法建模

利用集中参数模型的建立,不仅拓展了实验模态分析(EMA)的使用范围,还能大量缩减原有模型的自由度并保持结构的动态特性。在对一立铣床进行模态测试以及振型可视化的基础上,采用集中质量、弹簧阻尼单元建立了该铣床的7自由度集中参数模型,并在该模型基础上合成刀尖频响函数及预测颤振稳定域,揭示出机床颤振与振型的联系。与原有测试频响函数的比较表明,该模型准确度较高。     

基于应变模态的模态应变能损伤识别方法

传统模态应变能计算需要完备模态振型信息,而模态振型信息中存在转角自由度难以准确获取的问题,为解决该问题,开展基于应变模态的模态应变能损伤识别研究,实现了结构损伤的定量识别。首先,通过基于应变与位移之间的联系,推导出应变模态与位移模态之间的转换矩阵;其次,利用应变模态代替位移模态计算单元模态应变能,建立基于灵敏度分析的损伤识别方程组;最后,根据奇异值截断法求解该方程组识别结构损伤。以一两端固支梁结构为对象,开展数值仿真和实验研究。结果表明,该方法可以有效识别出结构的损伤位置和损伤程度,相对于基于振型扩充的模态应变能损伤识别方法,具有更好精度和抗噪性能。     

基于逆有限元的应变模态损伤检测方法

基于光纤光栅传感器(fiber Bragg grating,简称FBG)逆有限元方法(inverse finite element method,简称iFEM),仅利用有限测点的应变数据进行全域应变场重构,得到近似完全测量应变模态,提高了直接采用实测应变数据来构建应变模态损伤指标的实用性。利用基于损伤应变模态差分原理的损伤指标法,只需用损伤后应变模态数据即能定位损伤,并给出了损伤指标数学模型。计算结果表明,基于光纤光栅传感器和逆有限元方法可以快速进行全域应变场重构,为基于应变模态的损伤检测提供数据保障,而应变模态差分曲线只在损伤处发生剧烈变化,损伤程度不同,曲线突变程度略有不同但规律一致。最后以某板的实验结果证明了该方法的有效性。     

基于频响函数 Neumann 级数展开的有限元模型修正

针对有限元模型修正中测试自由度不完备、求解不适定的问题,提出了一种基于频响函数Neumann级数展开的模型修正方法。首先,利用测试和有限元分析模态数据构造完整的实测频响函数。然后,根据Neumann级数展开式建立实测频响函数与有限元模型频响函数之间的关系式,以此构建模型修正目标函数。最后,采用改进鲸鱼优化算法求解目标函数获取修正结果。通过平面桁架数值算例表明,该方法具有较强的噪声鲁棒性,模型修正精度较好,15%噪声时修正后的平均相对误差不超过1%。利用4层剪力框架结构测试算例进一步验证所提方法,结果表明,修正后的模型能反映结构真实状况。     

频率依赖性黏弹性复合板动力学特性计算方法

将涂覆黏弹性阻尼的压气机叶片简化为考虑频率依赖性的黏弹性复合板,基于经典模态应变能法推导了一种修正的模态应变能法,用于黏弹性复合板的损耗因子计算.设计了一种基于修正模态应变能法的迭代求解方法,通过算例分别使用该计算方法与复特征值迭代法计算考虑频率依赖性的黏弹性复合板动力学特性.结果表明:基于修正模态应变能法的迭代求解方...     

基于模态应变能的海洋平台损伤定位试验研究

针对海洋平台等大型复杂土木工程结构，研究了基于振动响应测试的结构损伤诊断方法。采用特征系统实现算法，仅利用输出响应进行模态参数识别，基于模态应变能的变化来进行损伤定位。为了验证该方法的有效性，制造了钢质导管架式海洋平台模型，进行了振动台试验。模型预先在某些典型构件处设置了法兰连接件用来模拟损伤，针对斜撑构件测试了多种单损伤和两损伤工况。针对各种损伤工况进行了模态识别和损伤检测，试验结果表明，基于输出响应的模态应变能法进行斜撑损伤定位是可行的。     

基于模态法的形变重构技术应用研究

针对相控阵雷达领域天线阵面结构实时变形监测的需求,研究了基于模态法的应变测量形变重构方法。该方法采用光纤光栅传感器测量面板表面应变,通过模态理论实现应变–位移的转换,重构出反射面形貌。文中以某相控阵雷达实验平台为研究对象,通过有限元软件提取其模态位移矩阵和模态应变矩阵,计算获得应变–位移转换矩阵。通过实验测量,提取了多种工况下面板的应变值,采用模态法进行了反射面形貌重构,对重构结果和实际位移值进行了比对与分析。结果表明,模态法形变重构可以较为准确地重构反射面变形。