基于视频测量的运行状态模态分析

视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程,采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪,具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于摄像机成像模型,采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息,每个测点等效于一个三轴"微位移传感器",对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集。对摄像机成像系统进行校准,依照结构形状特性分布测点,由结构静止时各测点的空间位置构建出测试结构的几何模型,进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据,采用运行状态模态分析方法,识别出被测结构的固有模态参数。基于视频测量实现了测试结构几何建模和信号采集,并与模态分析软件紧密结合,形成了完整的视频采集与分析系统,具备良好的空间域展现能力,特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶等结构为对象进行实验研究,验证了该技术和方法的有效性。     

运行模态分析中固有模态和谐波模态区分方法研究

摘要：在机械领域存在大量旋转机械,这使得输入激励并不满足运行模态分析（OMA）要求的均值白噪声激励条件。通过对随机信号和谐波信号统计特性的分析,提出一种简单有效的识别响应信号中周期强迫响应的方法,使OMA适用于含有谐波激励的情况,对一块由偏心电机激励的钢板进行了运行模态试验和锤击法传统模态试验,应用该方法成功识别出响应信号中的周期响应成份,通过两种试验结果验证了方法有效性,为OMA中虚假模态的辨别提供了一种新思路。     

基于附加质量块的桥梁模态挠度预测方法研究EI北大核心CSCD

以16 m跨径空心板单梁为研究对象,研究基于附加质量块的质量归一化方法和模态柔度法测试预测桥梁模态挠度的准确性和工程可行性。基于环境激励测试16 m单梁在施加质量块前后的模态参数,提出包含相对频率改变平方项的振型质量归一化计算方法,预测单梁在多级竖向静力荷载作用下的模态挠度,将模态挠度与实测静挠度进行比较,研究8种附加质量工况下单梁模态挠度的测试预测精度,分析附加质量占比以及质量块的数量对预测精度的影响,分析传感器数量对模态挠度预测精度的影响。结果表明,在环境激励下,5个传感器与8个传感器模态挠度预测精度基本一致,满足工程精度要求;基于附加质量块预测的模态挠度可代替实测弹性静挠度,进而评估桥梁的实际刚度状态;附加质量块质量占梁体总质量约10%时,模态挠度的预测相对误差小于8%,预测精度较高。在实际工程应用中,可适用于其他跨径桥梁;在附加质量块占比相同的情况下,多个小质量快的模态挠度预测精度优于大质量块;仅利用单梁前两阶竖向模态即可获得较精确的模态挠度。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析-基于导纳测量的模态分析技术,利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1,或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息,该估计值与输入载荷无关,且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。在输入力未知或不可测量的情况下,必     

基于试验模态分析的薄壳塑件刚度研究

以大型薄壳塑件显示器后壳为研究对象,在壳体刚度变形理论分析的基础上,结合试验模态所得到的显示器后壳前二十阶振型图,分析了显示器后壳的振动及翘曲变形并提出相应的结构修改方案.解决了以往由于有限元模拟时存在的很多理论假设和边界条件而难以对壳体塑件的刚度及强度进行准确分析的问题.为对其结构设计作正确修改,减少结构的不合理性,提高塑件刚度等作重要指导.     

基于模态试验的连接结构状态表征参数研究

有效辨识螺栓连接结构的连接状态,是确保结构可靠性和安全性的基础.传统的基于模态参数辨识结构连接状态变化的方法效果不太理想,从模态理论出发,在基准模态空间中构造了相对模态复/实连接刚度两类特征参数表征结构的连接状态,并采用不同拧紧力矩下的螺栓连接梁模态试验对构造的表征参数的有效性进行了检验.结果表明,所构造的表征参数比固有频率对连接状态变化具有更好的敏感性.     

基于快速独立分量分析的模态振型识别方法研究

摘要：快速、准确地识别出结构的模态参数,特别是结构的振型是结构损伤精确识别与健康监测的重要前提。大多的模态参数识别时域方法都是从曲线拟合的角度或解算特征值的过程来实现。振型向量通过求解各阶模态的留数获得,这些方法依赖于模态频率与模态阻尼的识别。本文提出一种模态振型的直接提取方法,该方法基于快速独立分量分析技术,以模态响应之间的独立性构造目标函数,通过优化目标函数寻求振型向量的最优解,直接从结构自由响应或脉冲响应的数据矩阵中提取结构的振型向量。三自由度数值算例表明该方法有效,具有很高的识别精度且对测量噪声具有很好的鲁棒性。     

基于假设模态法的风力机动力学分析

采用Kane方法建立风力机系统动力学模型,并使用假设模态离散化方法对其进行柔性化。结合修正的BEM理论计算得到的风轮气动载荷,并在Fortran环境下编程建立风力机整机的系统动力学数学模型,完成对风力机的随机响应分析。以某型2.5MW风力发电机组为研究对象进行分析计算,将分析数据同国际权威计算软件GH Bladed数据比较。比较表明,该分析模型可以较好的模拟风力机的动力学特性,同时兼顾了较少建模计算时间和较高分析精度两个优点,近而验证采用假设模态法进行风力机动力学分析是一种行之有效的方法。     

基于摄动法的多条裂纹欧拉梁特征模态分析

基于摄动理论推导了带多条开口裂纹的欧拉梁的特征模态参数的理论计算公式。采用最直接的方式将梁开口裂纹模拟成梁微段内的横截面折减并用δ函数表达了带开口裂纹的梁沿轴线的截面惯矩和线质量等物理参数。基于此,建立了裂纹梁动力微分方程,并采用一阶摄动理论推导得到了梁的模态频率和振型计算公式。简支梁及悬臂梁算例研究表明,该方法具有很好的精度,与有限元模拟结果及实验结果都能很好地吻合。并采用此方法分析了裂纹深度和位置对带多条开口裂纹梁的特征模态参数的影响。结果表明,裂纹对各阶模态频率虽然影响有限,但其引起的各阶频率变化有着明显的模式,可用于结构损伤定位;裂纹对模态振型影响不明显,但对模态曲率影响比较大,可用于结构损伤位置和程度的诊断。     

不同老化状态粘弹夹层结构的模态分析

Viscoelastic sandwich structure is widely used in sealing, vibration damping and noise reduction of mechanical equipment. However, viscoelastic material may appear aging phenomena in the process of long time storage, transportation and usage. The aging of viscoelastic material will result in the service performance degradation of viscoelastic sandwich structure, thus affect the performance and safe for use of whole mechanical equipment. Therefore, it is greatly required of the engineering practice to research the aging state recognition method of viscoelastic sandwich structure. In this paper, the experimental device of typical viscoelastic sandwich structure is designed. The hot oxygen accelerated aging experiment of viscoelastic material is accomplished, and the specimens with different aging degrees are obtained. The mechanical property test of viscoelastic material is implemented, and the performance indexes under different aging degrees are obtained. By the 3D modeling-importing-preprocessing method, the finite element model of viscoelastic sandwich structure is established. By importing the different parameters of viscoelastic material, the purpose of equivalent models with different aging states is reached. The finite element analysis of viscoelastic sandwich structure under different aging states is carried out, and the corresponding relations between aging state changes and natural frequency changes are built. Through impulse excitation experiment, the effectiveness of finite element model is verified. The research results show that the established finite element model of viscoelastic sandwich structure can reflect the structural aging state characteristics and its change, and can provide theoretical foundation and prior knowledge for the structural aging recognition.     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

基于OMA隧道爆破振动下砌体结构的安全评价

以成渝客运专线新红岩隧道上方二层砌体结构为例,采用OMA(运行模态分析)方法研究了砌体结构在隧道爆破引起的地面振动作用下的安全性。结果表明:采用电子雷管爆破相比非电雷管能够有效降低地面振速,峰值振速最多降低约67%;二层砌体结构前4阶固有频率位于9²5Hz,有限元模型修正后其固有频率与实验值的误差明显减小,使其更加符合实际;非线性动力分析表明砌体结构门、窗的角部、砌体与混凝土材料的交界处及底层主应力集中程度高,但砌体的主压应力和主拉应力均小于规范值,表明砌体在爆破振动作用下是安全的,而且电子雷管更适用于结构安全性要求高的隧道爆破;现场调研发现砌体楼房在隧道爆破振动下没有发生损伤,表明基于OMA方法进行隧道爆破振动下砌体结构的安全评价是可行的。     

基于悬置刚度法的客车方向盘怠速振动传递路径分析

为更加准确识别某中型客车怠速工况下的方向盘振动来源,提升传递路径分析精度,文中总结了基于悬置刚度法分析振动传递路径的基本方法,并以该车方向盘为研究对象开展方法验证。首先,通过计算该车悬置软垫预载力、对已有的悬置软垫数据进行多元回归拟合以及整车方向动刚度转化计算出该悬置软垫实际动刚度;其次,测试系统水平频响函数以及激励点与响应点的加速度信号;再次,用基于阻抗矩阵法TPA所得的结果以及实测结果作为标杆进行对比,比较结果显示悬置刚度法TPA具有较高的精度。传递路径分析结果表明排气系统X向振动对方向盘怠速振动贡献量最大。断开发动机与排气系统连接,发现方向盘怠速振动加速度明显降低,进一步验证了基于悬置刚度法的传递路径分析结果的可靠性。上述分析结果可为车内振动的传递路径分析提供借鉴。