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，该估计值与输入载简无关，且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。     

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     

基于输入估计方法的振动主动控制试验研究

针对一种基于随机游走和输入估计策略的振动主动控制方法进行了试验研究。该方法涉及的动力学模型既依赖于受控系统的基本物理参数,又与未知的外扰激励密切相关。首先采用模态识别方法离线辨识系统的物理参数,以获得系统状态方程,再利用随机游走模型将未知外扰视为辅助状态量来构造新的状态方程,并借助Kalman滤波原理对新状态方程中的未知状态进行估计,进而得到未知状态和外扰的估计值。根据系统已知的测量输出、未知状态及外扰的估计值构造目标函数,应用LQG方法求解控制器增益,得到考虑未知外扰的最优控制输入。以柔性悬臂梁模型作为受控对象,对其实施振动主动控制,试验结果表明,该控制方法能有效抑制模型的前四阶模态振动,特别是对低阶模态的控制,其效果远优于经典LQG控制方法。     

误差理论与不确定度表达（五）

误差理论与不确定度表达（五）肖明耀（中国计量科学研究院，北京１０００１３）八、合成标准不确定度１．不相关情况由前面介绍可知，测量结果或输出估计值可表示为ｙ＝ｆ（ｘｉ，…，ｘＮ）已知输入估计值及其标准不确定度（Ａ类或Ｂ类）和自由度分别为ｘｉ，ｕ（ｘｉ）...     

基于子结构能量的点阵结构损伤诊断方法研究

提出了二阶子结构能量法以检测点阵结构损伤，称为SOSEM (second order substructure energy method)。对于复杂点阵板，在已知损伤位置条件下，该方法只需结构中存在“缺陷”构件的模态信息，就可以准确地得到构件损伤程度，而传统基于模态分析的方法必需整体结构完全的模态信息，新方法提高了检测效率，对实现快速（实时）点阵结构损伤检测具有重要的应用价值。为了验证本文方法的有效性，以点阵板为例，采用数值方法分析了几种典型损伤情况，结果表明，该方法能够准确地检测出点阵结构中一个或多个单元的损伤。     

基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。     

大型空间柔性结构基于H2范数的模型降阶

本文给出一种简单易算的大型空间柔性结构的模态缩减法。分析了小阻尼条件下全系统及各阶模态子系统传递函数H2范数的特点，进而定义了系统模态重要度序列，据此序列给出了在H2范数度量下的最优降价系统。仿真算例表明，基于H2范数的模态缩减法明显优于普通的模态截断方法。     

贝叶斯方法在大跨度斜拉桥模态参数识别中的应用研究

为研究大跨度斜拉桥模态参数的不确定性,将遗传算法引入传统快速贝叶斯傅里叶变换法中,并采用高信噪比渐进估计值约束遗传算法的参数搜索空间,发展了一种大跨度桥梁的贝叶斯模态参数识别方法。利用悬臂梁数值模拟验证该方法的识别效率与精度;依托苏通大桥实测加速度数据应用上述方法开展大跨度斜拉桥的模态参数识别。在此基础上,探讨频带宽度系数对模态参数识别精度和不确定性的影响,并分析模态参数后验概率密度函数（PDF）的分布特征。结果表明,所提方法可有效识别大跨度斜拉桥的各阶模态参数;频率和振型的不确定性较低,而阻尼比的不确定性较高;将频带宽度系数限制在5～10有利于保证识别误差与不确定性的平衡;模态参数后验PDF符合高斯分布。     

结构剪切模型物理参数辨识

导出系统总质量已知时的结构剪切模型物理参数识别公式,分析存在测量噪声时,利用完整系统模态参数和部分模态参数进行系统物理参数识别时的共性和差异,用统计方法比较了两者的识别误差,分析了利用部分模态参数进行识别时造成误差或可能造成识别失效的原因.     

时域模态分析方法的研究及软件研发

时域模态分析方法是当前国内外热门的课题。对主要的几种时域模态分析方法进行了研究总结。指出了时域模态分析方法的特点和存在的问题，并指出了编程中的一些要点，以及在使用时域模态分析方法时的一些要领，同时给出了时域法和频域法的对比以及仿真计算结果。如果时域模态分析方法的软件设计合理，使用得当，就能得到可靠的分析结果；使得时域模态分析方法不需要已知激励力、能同时识别多阶很密集的模态等优点充分展示出来。     

桥梁断面颤振导数识别的耦合自由振动方法

通过对系统复模态的特征分析发现,只要给定一个折减风速,就可以唯一地确定出系统的振动模态参数;反之,如果已知某一折减风速(或折减频率)时系统的振动模态参数,将可以确定出对应于该折减风速的桥梁断面各颤振导数。基于该思想,建立了从系统振动模态参数确定桥梁断面颤振导数的方法,该方法理论严密,并根本上克服了现有耦合自由振动颤振导数识别方法存在的缺陷。通过数值算例对该桥梁断面颤振导数识别方法的可靠性和适用性进行了有效的验证,且该识别方法能够对桥面颤振发散后的颤振导数进行识别。     

一种高效的频域模态参数识别法

提出了一种高效提取模态参数的识别方法。在单输入单输出(SIMO)或单输入多输出(SIMO)系统中，不论模态参数密集的程度，该方法都可以有效提高模态参数识别的精度与速度。最后，通过实例验证对比，证实该方法是高效的。     

噪声方差自适应修正的混合系统故障诊断方法

针对混合系统故障诊断问题,提出了一种模型噪声方差自适应修正的多模态故障诊断方法。首先,在粒子滤波的框架内将混合系统故障诊断建模为最优状态估计与跟踪问题,利用实时观察信息和各个模态先验的转移概率,估计最优的故障模态,并针对估计结果进行单独的建模分析;接着,根据平滑估计值和当前观测信息之间的相关性,建立噪声方差在线自适应检测机制,对模态噪声方差进行自适应更新,有效克服了模型噪声统计特性时变对滤波精度的影响,提升了算法的鲁棒性。最后,针对多种模态估计跟踪进行了充分的仿真分析,验证了本文方法的有效性和鲁棒性。     

结构物理参数识别的贝叶斯估计马尔可夫蒙特卡罗方法

从结构动力特征方程出发,以结构主模态参数为观测量,推得结构物理参数线性回归模型。对该模型应用贝叶斯估计理论得到物理参数后验联合分布,再结合马尔可夫蒙特卡罗抽样方法给出各个物理参数的边缘概率分布和最优估计值,而提出了基于结构主模态参数的结构物理参数识别贝叶斯估计马尔可夫蒙特卡罗方法。对五层剪切型结构的数值研究表明,此方法能够利用少数主模态参数给出结构质量和刚度参数的概率分布和最优识别值,而且在主模态参数较准确时识别误差很小。     

一种用子结构求解特征灵敏度的新方法

提出了一种利用子结构在p=p0处的固定界面主模态和约束模态作为Ritz基综合出非亏损对称系统的特征灵敏度的方法.与其它子结构灵敏度综合方法相比,该方法不需要对子结构的约束模态以及固定界面主模态作一阶或二阶灵敏度分析,只要有子结构的约束模态和固定界面主模态就可以得到整体结构的灵敏度.算例表明了该方法的有效性.     

光反射干涉谱新方法测试薄膜厚度和光学常数

依据测量薄膜和光之间相互作用可确定薄膜特性的原理,并基于光反射干涉谱与德国最新研发薄膜分析软件SCOUT的新方法可测量已知或未知材料的多层薄膜厚度及其折射率n、消光系数k。通过实际测试证明：该方法可测试单晶硅、玻璃、ITO玻璃基底上沉积薄膜的厚度,样品基本不需要特别准备,对样品无破坏性,测试精准。理论上可以测量所有透光或半透光薄膜的厚度和光学常数,操作非常简便,适合于镀膜行业的在线检测和实时监控,且SCOUT软件在多层膜及多种材料的研发、制备等方面具有应用潜力。     

自由界面模态综合技术中的连接子结构

本文在自由界面模态综合技术中引入了连接子结构的概念，改进了子结构间的模态耦合变换关系，扩展了应用范围。进而使得用该方法分析某些情况下的结构振动问题更为灵活有效，且易于与模态试验技术相结合。     

复振型导数计算的可变移频值方法

实际结构系统由于存在多种不同性质的阻尼其动态特性很复杂,振型导数的计算也比较困难。采用模态加速和移频的思想发展了一种基于模态叠加的复振型导数计算方法。首先对控制方程进行移频处理,利用广义幂级数展开式获得模态迭代公式,并利用迭代结果与各阶振型表示复振型导数;然后把系统的广义动柔度矩阵表示为已知的低阶模态与截断的高阶模态之和,高阶模态部分采用多个矩阵多项式与一个广义幂级数的乘积表示,并利用系统的低阶模态和系统矩阵进行计算;各阶移频值表示为相应的移频系数与复特征值的乘积,它们仅与最低阶模态移频值的模和本阶模态的单位复特征值有关,而最低阶模态的移频系数通过精度分析获得。给出了合适的模态加速迭代次数。该方法仅需进行一次系统矩阵的分解就可获得高精度的多个复振型导数。算例表明方法正确、高效。     

高速柴油机曲轴动态特性研究

本文利用ＳＵＰＥＲ ＳＡＰ９１微机版工程分析软件，对某高速柴油机曲轴进行了有限元计算模态分析，获得了其前五阶模态参数；利用随机信号与振动分析系统ＣＲＡＳ４．１版对该曲轴进行了试验模态分析，其固有频率与计算结果的相对误差在５．７％之内，验证了计算结果的正确性，为结构的动态特性分析提供了可靠的数据。     

分布式TMD对双密频结构的减振研究

针对密集频率结构的减振问题,以典型的2自由度对称结构为例,研究基于H2性能的梯度优化法对密集模态振动减振的分布式TMD(tuned mass dampers)的参数优化和减振效果。建立适合闭环静力反馈控制的组合系统模型,将基于H2性能的梯度优化法扩展至分布式TMD的参数优化;定义针对密集模态振动的控制输出和无量纲评价指标,分析了控制输出的模态控制权重对优化参数和评价指标的影响,指出能使评价指标峰值相等的模态控制最优权重,进一步给出优化参数和评价指标随模态密集度的变化规律;与经典方法对TMD的设计相对比,分析和验证了基于H2性能优化的分布式TMD的良好减振效果,并确认在TMD个数增多时基于H2性能的梯度优化法将具有更佳的优化效果。