环境激励下的旋转机械工作模态参数辨识

伴随着高速透平机械向大跨度、柔性结构方向发展,转子-轴承系统的稳定性将面临着严峻考验。在出厂测试阶段,确保机组转子系统具有足够稳定性裕度是降低生产现场机组发生失稳故障风险的重要手段。采用适用于随机平稳环境激励下的随机子空间法,对机组的模态参数进行辨识,可规避在转子非驱动端增设电磁激振器的传统测试方法。通过分析转子振型进动方向,区分一阶正反进动的模态参数。结合3-σ统计聚类算法,剔除非稳定的噪声或物理极点,形成了区分转子系统的正反进动的稳态图。数值仿真表明,随机子空间法可以有效地辨识系统的模态参数,利用旋转机械的振型进动方向分析方法可以区分正反进动。此外,通过传统扫频激励模态参数辨识试验,验证了随机子空间方法的辨识精度和工程测试可行性。研究结果可为透平机组的稳定性测试提供技术和理论支撑。     

高速电主轴的试验模态分析

基于模态分析理论,采用单输入/多输出识别法(SIMO)对高速电主轴进行了自由模态试验,介绍了试验方法,得到了所有测点的频响数据.将全部频响数据作集总频响函数,并与相干函数结合分析试验结果,提取了该电主轴的模态参数(固有频率、阻尼和振型),研究了其固有特性.试验结果表明电主轴的基频低于其1阶固有频率,符合电主轴正常工作的基本要求,并用MAC值验证了模态试验的正确性.     

用模态分析技术对机床动态切削性能的研究

基于模态分析理论,用DH5920分析仪系统对K360A数控车床整机进行模态试验分析。用Polymax模态参数识别软件对实测的频响函数数据进行识别处理,得到了该车床的多阶振动模态参数,并采用ANASYS软件对薄弱部件进行有限元模态分析处理,得出以提高车床切削抗振能力为目标的动力学优化设计改进方案。     

刚性转子的试验模态分析

基于模态分析的理论,采用力锤激励的方法,多点激励一点响应对电动机转子进行试验模态分析。通过试验模态测试仪器获得转子的频响函数曲线,经过模态试验软件分析得到试验数据及振型,对其固有频率进行研究,为电动机的整机的减振降噪分析提供可靠的依据。     

基于伪频响函数矩阵法的运行模态分析方法

基于传递率测量的伪频响函数法运行模态分析技术无需白噪声激励假设,具有强"谐波模态抑制"能力,但其模态识别结果依赖待分析伪频响函数的选取、稳定性欠佳。为解决该问题,建立了基于伪频响函数矩阵法的运行模态分析方法。该方法首先构造多参考测点、多参考工况的伪频响函数矩阵,然后基于伪频响函数矩阵采用最小二乘复频域法求解模态频率和阻尼比、基于传递率函数矩阵求解模态振型,最后通过建立相应的稳态图并结合以多参考测点平均的传递率函数矩阵第2阶奇异值的倒数为基础的模态指示函数来确定模态阶数与最终的模态结果。5自由度质量-弹簧-阻尼系统仿真结果及自由梁的运行模态试验结果均表明,提出方法既继承了基于伪频响函数法的运行模态分析方法的强"谐波模态抑制"能力,亦能有效解决伪频响函数法识别结果稳定性欠佳的问题、一定程度上提高模态识别精度,且更利于自动化。     

基于恒位移测试的转子系统非线性支承刚度参数辨识研究

采用基于正弦扫频技术的恒位移测试方法来获取转子支承系统在一系列恒定位移幅值响应下的频响函数,并辨识转子支承的非线性刚度参数。首先对转子支承系统进行两端支承状态下的模态分析,得到转子系统在线性支承条件下的模态;然后采用正弦激励进行仿真测试,对转子支承进行不同水平的恒位移测试,通过模态分析得到不同响应水平下的模态参数,建立等效非线性参数与响应之间的关系,再结合等效线性化理论,识别非线性刚度参数。     

某型轿车白车身试验模态分析及动态特性评价

介绍了模态参数识别的新技术Polymax方法,建立了某轿车白车身模态试验系统,详细说明了测试系统组成、试验方案确定原则和测试系统的数据采集及验证方法.利用LMS test.lab中的Polymax方法对采集的数据进行了模态参数识别,依据频响函数综合和模态确认准则验证了白车身试验模态特性,进行了白车身的动态特性评价并提出了改进意见.试验结果表明,测试系统满足精度要求,参数辨识结果有效可靠,可为白车身结构设计的修改提供依据.     

转子系统模态阻尼测定的相位匹配法

模态阻尼是转子系统达到每一阶模态振型时所表现出来的一种系统阻尼,是研究转子系统动力学特性的一个重要参数。在分析模态阻尼传统测量法——半功率法缺点的基础上,提出了一种新的模态阻尼测量方法——相位匹配法。相位匹配法的原理是：建立目标函数,利用数值计算,对试验获得的相位随转速变化的数据进行最小距离估计,从而确定出转子振动系统的阻尼系数。在转子试验器上进行了试验研究,测得了系统的模态阻尼系数,其大小与半功率法测量结果接近。理论分析和试验结果表明,相对于半功率法,相位匹配法具有安全性高、稳定性强的优点。     

基于正交多项式和稳定图的密集模态参数辩识

由于正交多项式算法在频响函数模态参数拟合时,模态数目和多项式分子阶次较难确定,无法对拟合过程进行干涉。在原有算法的基础上,通过结合稳定图和模态指示函数,确定了频响函数的模态数目和极点（阻尼及固有频率）;在已知极点的基础上,由线性最小二乘方法对留数进行估计。此外,该方法被扩展到频响函数的整体拟合。通过将该方法应用于模态耦合严重的频响函数模态参数估计,并与原有正交多项式算法及商业化软件M E’scopeVES进行对比,表明该算法在避免虚假模态或发生模态遗漏现象的同时,拟合结果准确、稳定,抗干扰能力强。     

基于正交多项式和稳定图的密集模态参数辨识

由于正交多项式算法在频响函数模态参数拟合时,模态数目和多项式分子阶次较难确定,无法对拟合过程进行干涉。在原有算法的基础上,通过结合稳定图和模态指示函数,确定了频响函数的模态数目和极点(阻尼及固有频率);在已知极点的基础上,由线性最小二乘方法对留数进行估计。此外,该方法被扩展到频响函数的整体拟合。通过将该方法应用于模态耦合严重的频响函数模态参数估计,并与原有正交多项式算法及商业化软件M E’scopeVES进行对比,表明该算法在避免虚假模态或发生模态遗漏现象的同时,拟合结果准确、稳定,抗干扰能力强。     

实验模态分析的进展——关于第三届国际模态分析会议综述(续)

(四)有理分式多项式法(Rational fraction polynomial method)的进展在模态参数识别过程中,阻尼是最难从频响函数测量数据中精确识别的参数,而留数通常和阻尼紧紧地相关。因此,当阻尼的估计值有较大误差时,留数的估计值也将有较大的误差,既使曲线拟合的函数与测量数据能紧密的吻合。为了减小误差,M.H.Richardson和     

基于Morlet小波改善飞行颤振试验参数识别精度的方法

为了解决激励能量有限和现场测试数据量较少、噪声大，系统参数识别的准确度差的问题，采用Morlet小波时频滤波和频域参数识别相结合的方法进行参数识别来提高精度。基于Morlet小波函数建立特性滤波器组进行时频域滤波，讨论滤波参数的选取方法，采用有理正交多项式（RFOP）拟合算法进行频域参数识别，基于欧洲航空界广泛采用的GARTEUR飞机模型数据建立密频模态系统，进行飞行颤振的试验数据仿真。结果表明该方法在信号噪声较大时，可以有效地提高系统参数识别的精度。     

基于模态分析的振动筛结构修改研究

阐述了模态分析下对结构修改再分析的基本方法,分析了结构小修改时基于频响函数法的模态参数识别,给出实例说明利用频响函数方法进行结构动力修改分析的过程,可为振动筛的设计和动力修改提供重要参考。     

基于频响函数识别结构非线性模态参数的方法

提出了一种基于频响函数识别结构非线性模态参数的方法,利用线性的模态分析技术,结合响应幅值线性化理论,通过步进正弦扫频测试激励非线性结构,得到结构在不同激励水平下的频响函数信息,最终识别得到非线性模态参数:包括与位移幅值相关的固有频率、与速度幅值相关的阻尼比。通过单自由度非线性系统与线性系统的对比,验证该方法的可行性。通过提取系统的非线性等效刚度、阻尼函数,与谐波平衡法的结果进行对比,验证该方法识别的准确性。     

试验模态矢量的正交性准则

本文基于模态矢量的正交性准则,定义了一新型的模态参数——互易性模态矢量。根据定义,互易性模态矢量正交于在给定频率范围内的模态矢量。互易性模态矢量是从频响函数、相对应的模态矢量和复数特征值(模态频率和阻尼系数)推导而得。由于它的推导与别的模态矢量无关,这些矢量的点积能用于透彻了解模态矢量的正交性关系,而这种理论上成立的正交关系可能在模态识别过程中被破坏。本文提出两种互易性模态矢量的计算方法(直接最小二乘法和递推最小二乘法)。还讨论了正交性检查以后模态矢量的质量改进。最后,为说明所提出的理论,给出了数位和试验的实例。     

涡轮增压器超高速轴承-转子动力学建模及模态参数识别

针对传统涡轮增压器超高速轴承-转子系统动力学建模精度不高、模态参数不易识别等问题，基于Timoshenko梁理论建立了涡轮增压器动力学模型及运动微分方程，利用锤击法试验对增压器不同激励位置、有无预紧力等工况下的模态参数进行了识别，并将理论与试验分析结果进行了对比验证。研究结果表明：激励涡轮增压器不同位置时，系统的激发模态不尽相同；预紧力对转子动力学分析结果具有重要影响，增加预紧力可显著提高转子刚度；建立的动力学模型和模态识别方法具有一定的准确性和适用性，可以为后续涡轮增压器结构优化设计、模态参数识别提供理论与试验基础。     

电磁力超前控制在磁悬浮飞轮中的应用

对于具有强陀螺效应的磁悬浮飞轮系统,在实际运行时其章动与进动模态会对转子高速下的稳定性产生影响,必须有效地对其进行抑制,以使磁悬浮飞轮系统运行到工作转速。传统的PID控制已经难以满足系统的要求。给出了一种新的抑制磁悬浮飞轮章动的方法——电磁力超前控制。这种方法结合位移交叉能同时对章动与进动进行抑制,并且实现简单。对方法的有效性进行了理论分析,并给出了仿真结果及部分试验数据。     

货车转向系统结构振动特性测试与优化

针对某型车开展了转向系统结构的动力学分析并进行了试验研究;采用瞬态激励测量转向系统结构的振动响应,得到加速度频响函数曲线;通过锤击法识别出转向盘、转向柱组件和汽车仪表板横梁管梁的约束模态参数。综合分析了模态振型和安装点动刚度,确定了需要优化的结构;通过对转向盘控制点的振动灵敏度测试,验证了优化方案的有效性。     

基于频响函数数据筛选的发动机惯性参数识别

发动机的惯性参数为质量、质心位置的3个坐标、绕3个轴的转动惯量以及3个惯性积共10个参数。在振动模态试验测试的频响函数基础上,提出了利用质量线识别台架上发动机10个惯性参数的改进方法,较精确地识别了发动机的10个惯性参数。根据一定的误差限水平,筛选合适的激励点和响应点处的频响函数数据,剔除互易性差的数据,提高了识别精度。台架试验验证了所提改进方法的正确性。     

基于电磁激励的柔性转子系统轴承等效参数辨识

随着高端透平机械的发展,迫切需要准确预测转子系统的模态阻尼以确保在工作条件下稳定运行,而准确可靠的辨识出轴承的动力学性能参数是先决条件。通过电磁轴承作为激振器给柔性转子施加激励力,并综合多截面测点的转子振动信息准确识别转子的轴承参数。将转子-轴承系统转换为被控对象和控制器的闭环控制系统,从而把轴承参数的识别问题转为控制系统的控制器参数识别,解决传统识别方法转子轴承中心和振动位移测量点不一致的情况,并且可提高参数识别的准确度。建立高精度的转子有限元模型进行基于模型的参数识别,并开展试验研究以验证该方法的可行。通过使用识别的轴承刚度阻尼参数预测的转子稳定性参数（固有频率与对数衰减率）与通过传统的扫频激励的测量方法得到的结果相比较,验证该方法的准确性。该识别方法可为轴承参数的辨识提供便捷的方法并为提高高端透平机械的稳定性设计提供理论和技术基础。