非黏滞阻尼系统频响函数灵敏度分析的改进计算方法

频响函数灵敏度分析是实现频域梯度优化算法的基础。随着各类高阻尼复合材料的广泛应用,黏性阻尼模型假设已不能准确描述其耗能特性。卷积型非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点速度的时间历程相关,能够更准确地描述黏弹性材料的阻尼特性。利用复模态叠加法和直接微分法推导出不考虑高阶模态影响的频响函数灵敏度表达式;基于非黏滞阻尼系统矩阵与模态间的关系,提出适用于非黏滞阻尼系统频响函数灵敏度求解的一阶近似法和二阶近似法;通过数值算例验证了提出方法的有效性和准确性。结果表明,与传统方法相比,该改进的计算方法兼顾了计算精度和效率,为实现具有高阻尼性能复合材料结构的动力分析奠定了基础。     

粘弹阻尼结构频响函数计算的高精度模态展开法

本文建立了粘弹阻尼结构频响函数计算的高精度模态展开法。文中表明,用模态展开法计算粘弹阻尼结构的频响函数,只取少数低阶振动模态时,计算误差较大。本文用低阶振动模态和系统矩阵,表达高阶振动模态和蠕变模态对粘弹阻尼结构频响函数的贡献,修正计算误差。该方法可以显著提高计算精度,对计算量的增加不大。文中给出算例,表明了本文提出方法的正确性和有效性。     

《用无偏估计方法计算简支梁的频响函数》

利用不相关信号的互功率谱多次平均趋于零的性质，推导出多输入多输出频响函数无偏估计算法，用MATLAB语言编制了该无偏估计算法的程序。使用动态信号测试系统进行了简支梁的多点激励和多点响应的振动测试，并利用MATLAB程序对实测信号进行了计算，得到了测试对象的以频响函数。利用有限元方法计算了测试对象的频响函数，对多输入多输出频响函数无偏估计算法进行了验证。     

一种粘性阻尼系统频域响应灵敏度计算方法

给出了一种粘性阻尼系统频域响应灵敏度分析的双模态展开方法，引入与响应相对应的虚拟载荷，由两次模态展开得出频域响应灵敏度公式，为了减少模态截断误差，本文基于幂级数展开原理，又导出了一种双模态加速方法。数值示例表明，双模态加速法可大大提高模态截断时频域响应灵敏度分析的精度。     

基于频响函数矩阵计算阻尼系统动力响应的新方法

首先引入模态坐标变换及矩阵函数变换,将阻尼系统转化为无阻尼系统,再通过分析无阻尼系统的模态参数的特点,推导出计算其频率响应矩阵的公式,然后使用矩阵函数逆变换和模态坐标反变换,推导出原阻尼系统响应的精确表达式,本文方法应用于经典阻尼系统时,取得了与传统的振型迭加法等价的解析表达式,同时对于无法直接使用振型迭加法处理的非经典阻尼系统,也获得了解析解。数值算例表明了本文方法的正确性及有效性。     

基于多复域的频响函数灵敏度分析

频响函数灵敏度分析被广泛应用于结构模型修正、损伤识别及振动控制等领域.考虑结构频率响应中已存在虚部,该研究提出了一种基于多复域的频响函数灵敏度分析方法.首先,构造设计参数所在的复域,并在该复域上对设计参数进行虚部摄动.然后,将多复域上的运动控制方程与灵敏度分析方程扩展为实数矩阵表达,实现频率响应与设计参数所在复域的解耦...     

频响函数拟合的一项改进

频响函数的实部和虚部就所包含的激励——响应的传递信息而言,都是完备的,并且是一一对应的;而就它们的能量分布特性而言,虚部能量更多地集中在各阶模态的固有频率附近(此简称为虚部能量集中特性),由此导致虚部在各阶固有频率附近的高信噪比。本文在分析以上特性基础上,提出频响函数的虚部拟台法。非线性最优化拟合表明,单一虚部拟合在计算速度、拟合精度上均比于实虚部同时拟合。     

基于频响函数的逆子结构方法误差分析

目的 通过分析随机误差在基于试验频响函数(FRFs)的逆子结构分析方法中的传递,得出随机误差对预测结果的影响规律,为基于逆子结构方法分析复杂结构的动态特性提供参考价值.方法 对获得的系统频响函数施加不同程度(1％,5％,10％)的随机误差,对比分析各个耦合系统频响函数对预测子结构频响函数的影响.结果 对耦合系统频响函数施加随机误差后,采用逆子结构方法对耦合系统解耦后预测的子结构频响函数严重偏离真实值,尤其是共振频率附近,所施加的随机误差在预测子结构频响函数中甚至被放大了数十倍,导致预测结果不可靠;且耦合系统耦合点处的频响函数对预测结果的影响最大.结论 通过分析明确了系统频响函数所携带的随机误差对预测结果的影响规律,且这些误差将随着矩阵的求逆运算被放大,且交叉耦合系统频响函数对预测结果的影响最为显著.     

低相干函数频响函数的无偏差估计方法

本文详细分析了现有输入噪声模型和输出噪声模型的抗噪声原理,提出了一种能同时抑制输入噪声和输出噪声的无偏差估计模型,它利用二次互功率谱代替通常估计中的自功率谱。使得由于噪声引起的误差可以通过多次平均完全消除。新估计模型的精度与输入噪声和输出噪声的水平无关,仅与统计次数有关。在输入、输出噪声不相关条件下,即使相干函数很低仍能通过多次平均获得具有足够精度的频响函数值。文章最后给出了不同噪声干扰下的(?)估计值、(?)估计值以及本文模型的(?)估计值,并与没有噪声干扰下的H_o 值进行比较。     

基于频响函数合成的浮筏隔振系统的响应研究

运用频响函数合成法并结合运用刚体动力学,探讨一种基于子结构频响函数合成的新型浮筏隔振系统分析方法——频响函数合成法。该方法可以针对含有弹性基座的浮筏隔振系统进行分析,避免传统模态合成分析方法在模态分解时可能引入的误差,而与传统导纳合成法相比,本方法能够充分考虑连接点处的弹性,并且其对实验数据的应用更为便利,结构无关性更好。     

基于实测频响函数列的地铁环境振动响应预测方法

针对地铁环境振动预测评价体系的施工设计阶段的预测,提出了一种通过隧道内脉冲激励实测地表系列频响函数的预测方法。将地铁环境振动预测问题转化为两部分：构建高精度车轨耦合解析模型求解作用于基底的频率力;隧道内进行脉冲激励实测隧道-土层系统的地表频响函数列。将两部分在频域内进行叠加运算求得地铁列车引起的环境振动响应,并形成科学的预测流程通过MATLAB程序实现。在18m埋深的隧道内部进行锤击实测地表频响函数带入预测流程进行地表振动响应预测,选取15号线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明：预测结果和现场实测时域峰值均为0.02m/s²,振动主频均为30Hz~80Hz,1/3倍频程及Z振级也非常相近,预测精度及频谱特性良好。     

基于等效黏性阻尼模型的非比例阻尼体系反应谱CCQC法

由不同材料组成的混合结构,其阻尼矩阵不再满足与质量矩阵、刚度矩阵的比例关系,具有非比例特性。我国设计规范中常用的振型分解反应谱法是基于比例阻尼建立的,并不严格适用于计算非比例阻尼体系的地震作用效应。该文在基于等效黏性阻尼模型的复模态叠加法基础上,结合虚拟激励法和平稳随机理论,推导了基于等效黏性阻尼模型的反应谱CCQC(Complex Complete Quadratic Combination)法实数表达式,建立了一种解决非比例阻尼混合结构的地震作用效应计算问题的理论方法。算例分析表明:与基于分块Rayleigh阻尼模型的反应谱CCQC法相比,该文建立的基于等效黏性阻尼模型的反应谱CCQC法直接依赖于结构的质量、刚度和阻尼参数,不受振型组合的影响,具有计算结果唯一的优点,且仅涉及位移相关系数的计算;与基于能量法的反应谱CQC法相比,基于等效黏性阻尼模型的反应谱CCQC法可有效考虑结构的非比例特性,适用于非比例特性较强的混合结构。     

求解系统动力响应的自由界面模态综合法

本文提出了一种求解复杂结构系统动力响应的数值计算方法。该方法是自由界面部件模态综合技术的推广，在系统动力响应计算时只需用到各个子结构的模态参数和载荷特性，且不必求解整体系统的特征值问题。文末给出的算例表明该方法具有良好的精度和较高的计算效率。     

一般阻尼线性系统随机地震反应分析

本文给出了一种物理意义明确的计算一般阻尼线性系统随机地震响应的方法．对于系统内部无调谐作用的情况，得到了在数学格式上与比例阻尼系统完全相同的系统响应的简化计算方法。     

一种改进的利用频响函数进行有限元模型修正的方法

在对机械结构的动态特性进行准确而可靠的预测时，有限元模型的设计参数的修正是很重要的。利用试验测试和预测的有限元模型计算得到的频响函数（FRF），在结构动力缩聚技术的基础上，推导出了一种改进的基于频响函数的灵敏度分析的修正方程。数值实例研究结果表明该方法利用不完备的测量数据，也可在很宽的频率范围内，同时对多个参数进行修正，有限元模型修正解与真实结构参数完全吻合。本文的方法可适用于大型复杂结构的模型修正。     

非比例阻尼线性结构体系动力分析的拟力实模态叠加法

对于非比例阻尼线性结构体系,利用体系无阻尼实模态来形成模态响应方程时,得到的模态方程组是关于模态阻尼矩阵耦合的。非比例阻尼可以分成两部分:耗散能量的比例阻尼和转换能量的非比例阻尼。基于这种概念,本文采用了一种拟力实模态叠加法来求解非比例阻尼体系的动力分析,即把前述耦合模态方程中代表非比例阻尼的耦合项作为虚力,放到方程的右端,再运用迭代法进行求解。这种方法综合了经典模态叠加法和拟力法的优点。数值算例表明,此方法具有很好的收敛特性,所得结果精度高。我们认为,这种方法可应用于实际工程分析。     

非比例阻尼隔震结构地震响应的实振型分解法

采用子结构瑞利阻尼模型表达隔震体系的非比例阻尼矩阵,将实振型分解法与拉普拉斯变换方法联合应用,建立了任意多自由度非比例阻尼隔震体系时域动力响应的工程算法。以本文作者承担设计的三个实际隔震工程作为算例,在两种不同输入地震波和三种不同隔震层阻尼水准下,用本文算法计算地震响应,并与复振型分解法、Wilson-θ法、及Matlab下的Simulink这三种方法的峰值响应进行了对比。结果表明,在设计阻尼水准(隔震层阻尼比为0.21)下,本文算法与Wilson-θ算法的精度大致相当,所求得的位移、速度及加速度峰值的最大相对误差分别不超过0.07%、0.19%和0.27%。即使在极大阻尼水准(隔震阻尼比为0.81)下,本文算法所求得的所有峰值响应的最大相对误差均不超过4%。这表明,当隔震阻尼比不是特别大时,本文提出的算法完全可以满足工程计算要求。     

一种复合材料层合板故障诊断的频响—广义模态能量法

复合材料故障诊断问题日益受到人们的重视。利用振动理论和实验技术进行故障诊断是一种很有吸引力和值得探索的方法。本文提出了一种复合材料层合板损伤的频响一能量诊断新方法,此方法选取对故障比较敏感,又能反映结构动力特性的频响函数作为诊断故障的参数,并引入阻尼耗散能计算本文定义的无损板在各阶模态下广义模态能量的分布,通过理论推导和计算得到了损伤前后频响函数在各阶共振峰处的变化,与无损板在给定模态下各单位的模态能量贡献之间的联系。从而得到一种分析小损伤位置和范围的新方法。此方法的一个重要结论是:在小损伤的前提下,对于同一单元或同一区域各阶广义模态能量贡献之间的比值,同假设这一单元或区域有损伤而得到的各阶频响函数在无损板峰值处的变化率之比基本相等。文中提供了能量贡献分布图等,可供分析之用。算例与实验的结果表明,本文提供的方法是有效,可行的。     

基于不完备频响函数的结构多损伤定性和定量识别

传统的频响函数损伤探测方法对单损伤识别效果明显,却难于精确识别多损伤情况。为了解决结构的多损伤位置识别和损伤程度的判定问题,将不完备的频率响应函数应用于结构的损伤检测研究,并提出了一种两阶段的损伤识别方法。首先,利用不完备的频率响应函数确定相应的损伤指标,并通过不同节点和自由度处损伤指标的改变来分别初步判断损伤的位置;然后,推导分析了损伤程度计算公式,利用该公式可以精确的计算出相应损伤单元的损伤程度。仿真结果表明,通过自由度损伤指标的改变可以较为精确的识别出损伤的位置,优于节点损伤指标判别法,而通过损伤定量公式不仅可以得到损伤程度的量化值,而且可以更精确的判断损伤的位置。