基于频响函数截断奇异值响应面的有限元模型修正

考虑由于模型参数误差造成的有限元模型偏差的问题,提出一种基于频响函数截断奇异值响应面的模型修正方法。利用傅里叶反变换将结构频响函数变换为时域内的脉冲响应函数,通过延迟坐标法重构脉冲响应函数的相空间矩阵,进而对相空间矩阵进行截断奇异值分解,提取有限个较大的奇异值作为频响函数的特征量。以待修正模型参数为样本集输入,截断的奇异值为样本集输出,建立支持向量机响应面模型并进行训练,以逼近模型待修正参数与频响函数的特征量之间的非线性映射关系。以目标频响函数的特征量与支持向量机响应面模型输出的特征量之间的差值最小化为目标,利用遗传算法通过优化求解参数修正量。仿真计算表明:支持向量机的保留奇异值响应面能准确预报训练集以外样本的保留奇异值,具有较强的泛化能力;结合遗传优化算法能获得准确的参数修正量,算法对噪声有较强的鲁棒性。     

基于试验数据的频响函数综合法概述

利用子结构方法对舰艇上复杂隔振系统进行建模分析时,因子结构的复杂性而无法准确获取其动力学模型,一种解决办法是采用试验测得的子结构频响函数数据进行基于频响函数的子结构综合。为提高子结构频响函数测试结果的精度和基于试验数据的频响函数综合结果的精度,采用频响函数综合算法、子结构频响函数测试误差的消除方法、子结构转角自由度频响函数的测试、频响函数数据的测试及影响因素等几个方面进行总结,并采用基于试验数据的频响函数综合法对一复杂隔振系统进行建模分析,得到较好的效果。可在进行实际隔振系统的子结构测试和综合时提供参考。     

基于左矩阵分式模型的短记录数据模态参数识别

在测量数据有限情况下,由于难以获得频响函数(FRF)的准确估计,使用FRF 作为原始数据的传统模态参数识别方法将不再适用。针对该问题,提出一种基于频响函数左矩阵分式模型的模态参数识别方法。该方法直接使用输入输出数据FFT 谱(IO 谱)作为原始数据,避免了频响函数估计。通过最小二乘估计在Z 域内求解模态参数,改善了矩阵的求解性态。针对左矩阵分式模型的特点,给出了一种通过主分量分析(PCA)建立稳定图的方法。最后采用GARTEUR 飞机模型建立仿真算例对所提出的方法进行了验证。     

基于频响函数的结构健康监测主成分分析法

摘 要：基于测试频响函数,提出一种简单而有效的结构健康监测主成分分析（PCA）新方法。以结构的频响函数作为基本数据,首先将结构健康状态下的频响函数数据作为基本训练样本,通过PCA技术提取结构健康状态特征,并获得结构健康特征变换矩阵,即协方差的特征向量矩阵;然后再对损伤结构的测试频响函数数据进行转换以提取结构相应损伤状态特征;最后在二维PCA空间比较两次提取的结构状态特征分布图即可判断结构是否发生损伤并评估其损伤程度。两个数值算例表明基于频响函数的结构健康监测主成分分析新方法正确有效。该方法基于结构振动响应,与模型无关且诊断前无需大量的训练样本、计算量小、抗噪性能好,具有良好的应用前景。     

基于Hammerstein模型的柴油机隔振非线性系统振动分析

针对柴油机隔振非线性系统,提出基于Hammerstein模型的曲线拟合方法,研究系统非线性对其振动特性的影响,并在模态试验基础上获得线性结构动力特征。基于Hammerstein模型建立广义频响函数,考虑基频谐振广义频响函数对基频响应的作用,提取系统（1阶广义）频响函数。曲线拟合技术对（1阶广义）频响函数进行频域估计,识别出线性结构动力特征。模态参数辨识试验结果表明,提出的方法对于柴油机隔振非线性系统的线性模态参数估计是合理、有效的。基于Hammerstein模型的曲线拟合,能够消除系统非线性对振动特性影响,并能够获得系统的线性结构动力特征。     

基于频率响应函数的动力学模型修正方法研究

概述了国内外动力学模型修正技术的研究状况，研究了近些年发展起来的基于频响函数的动力学模型修正方法；利用航天器振动试验测量所得的频响函数，从理论上介绍了频响函数残差法、设计参数型频响函数法和摄动型频响函数法三种基于频响函数的动力学模型修正方法，为动力学模型修正技术的发展提供参考。     

基于Kriging模型和无迹卡尔曼滤波的转向架构架模型修正

为提高转向架构架模型的修正效率和实时性,提出了一种基于Kriging模型和无迹卡尔曼滤波的模型修正方法.首先,对构架进行模态分析,引入信息熵确定模态阶数来优选频响函数频率区间.其次,构造Kriging模型,将频响函数经过小波变换并提取第4层低频系数作为Kriging模型输出,并通过改进的灰狼算法(grey wolf o...     

基于频响函数的结构损伤识别模型修正方法

针对模型修正中测量数据不完备问题,提出一种利用频响函数结合结构损伤识别进行模型修正的方法。首先,采用频响函数摄动分析法建立频响函数灵敏度方程,并综合考虑结构响应对参数变化的灵敏度及阻尼对振幅的影响等因素,合理选择频率范围;然后,利用完好结构的频响函数和测量得到的损伤结构固有频率重构损伤结构未测量节点的频响函数;最后,研究与模型修正相适应的传感器优化布置方法,确定传感器数目及测点位置,从而为模型修正提供所需的频响数据。数值模型试验表明,利用较少数量的传感器提供的频响数据即可识别出损伤位置和损伤程度,得到与结构实际参数相符的模型修正结果。     

基于频响函数的结构损伤识别模型修正方法

针对模型修正中测量数据不完备问题,提出一种利用频响函数结合结构损伤识别进行模型修正的方法。首先,采用频响函数摄动分析法建立频响函数灵敏度方程,并综合考虑结构响应对参数变化的灵敏度及阻尼对振幅的影响等因素,合理选择频率范围;然后,利用完好结构的频响函数和测量得到的损伤结构固有频率重构损伤结构未测量节点的频响函数;最后,研究与模型修正相适应的传感器优化布置方法,确定传感器数目及测点位置,从而为模型修正提供所需的频响数据。数值模型试验表明,利用较少数量的传感器提供的频响数据即可识别出损伤位置和损伤程度,得到与结构实际参数相符的模型修正结果。     

模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究

针对激振器激励方式在模态测试中因力传感器附加质量影响会使测量频响函数不准确、附加质量大小难以准确获知等问题,提出基于测量的频响函数辨识力传感器附加质量方法,为消除该附加质量影响提供依据。分析附加质量对结构频响函数的修改,并推导用测量频响函数表达附加质量的通用公式;通过数值仿真验证方法的可行性;采用激振器+激光测振仪方案对简支梁进行模态实验,用简支梁两点的驱动点及跨点频响函数(共四组数据)辨识力传感器附加质量大小。该方法辨识精度取决于频响函数测量精度,而实验中因噪声影响常使测量的频响函数在某些频段质量较低。因该方法计算不依赖全频段数据,故实践中可针对性选取四组频响函数中均具有较高质量的公共频段数据参与计算,以提高辨识精度。     

基于JS-BP模型和JS散度的随机有限元模型修正

对考虑试验参数不确定性的有限元模型修正方法展开研究。首先假设待修正参数和响应特征量都服从正 态分布,将不确定性模型修正问题转化为均值和标准差的修正问题;其次采用拉丁超立方抽样选取待修正参数样本点 作为输入,并计算其对应的频响函数进行常数Q变换提取第一层系数作为输出,通过海蜇算法(JS)优化BP神经网络的 权值和阈值,构建JS-BP神经网络模型;最后以最小化JS 散度作为目标函数,实现对待修正参数的均值和标准差的同 步修正。空间桁架算例表明,所提方法能够有效地修正结构参数的均值和标准差,并且在试验数据标准差不同时仍能 得到较好的修正效果。     

基于声压测量的结构模态参数辨识EI北大核心CSCD

通过建立辐射声压与激振力之间的声压频响函数矩阵,提出了一个基于测量声压识别振动结构模态参数的方法。该方法可以通过非接触测量声压来识别结构的固有频率、模态阻尼比与模态振型,避免了附加质量对结构的影响。声压频响函数矩阵是基于边界元和Rayleigh积分方法结合有限元结构动力学方程建立的,适用于任意结构且与结构模态参数有明确的关系;对于测量声压时多激励单输出与单激励多输出响应的不同试验模式,该方法都能识别结构的模态参数。以一平板结构为例,数值验证了该方法的准确性与适用性。     

基于JS-BP模型和JS散度的随机有限元模型修正

对考虑试验参数不确定性的有限元模型修正方法展开研究。首先假设待修正参数和响应特征量都服从正态分布,将不确定性模型修正问题转化为均值和标准差的修正问题;其次采用拉丁超立方抽样选取待修正参数样本点作为输入,并计算其对应的频响函数进行常数Q变换提取第一层系数作为输出,通过海蜇算法(JS)优化BP神经网络的权值和阈值,构建JS-BP神经网络模型;最后以最小化JS散度作为目标函数,实现对待修正参数的均值和标准差的同步修正。空间桁架算例表明,所提方法能够有效地修正结构参数的均值和标准差,并且在试验数据标准差不同时仍能得到较好的修正效果。     

基于声压测量的结构模态参数辨识

通过建立辐射声压与激振力之间的声压频响函数矩阵,提出了一个基于测量声压识别振动结构模态参数的方法。该方法可以通过非接触测量声压来识别结构的固有频率、模态阻尼比与模态振型,避免了附加质量对结构的影响。声压频响函数矩阵是基于边界元和Rayleigh积分方法结合有限元结构动力学方程建立的,适用于任意结构且与结构模态参数有明确的关系;对于测量声压时多激励单输出与单激励多输出响应的不同试验模式,该方法都能识别结构的模态参数。以一平板结构为例,数值验证了该方法的准确性与适用性。     

非线性多自由度系统的数据驱动建模和响应预测

由于工程系统的复杂性和参数不确定性,利用力学原理建立的动力学控制方程常难以满足精度需求。基于数据驱动的系统建模和响应预测,利用动力学状态方程的数值解模拟实验中测得的不同外激励下的系统响应,并用于训练神经网络,构建包含训练数据间已知关系的损失函数以提高模型精度,得到表达系统状态关系的数据模型。将该神经网络模型纳入常微分方程求解器,可预测系统在不同激励下的响应,并获得幅频响应关系。将建模方法分别应用于含立方型和间隙型非线性的弹簧质量系统,计算结果表明,可根据响应数据建立准确的数据模型,并获得非线性系统主共振时的滞后和跳跃响应。研究还表明,训练数据越多、数据覆盖状态越完整,数据模型精度越好,且预测响应的误差越小。     

基于结构动力学修改技术的传递路径分析方法

针对传统传递路径分析(TPA)方法的局限性,提出一种基于结构动力学修改技术的传递路径分析方法。该方法通过系统频响函数预测被动部件频响函数,结合工况数据识别耦合力,实现路径贡献量分析。采用数值案例对该方法进行演示,验证其理论的正确性。针对轿车车身振动问题进行应用研究,选取发动机悬置安装点加速度和车内底板处加速度作为振动传递分析的研究对象。结果表明,该方法预测的被动部件频响函数与试验测试值吻合,可以在不拆分系统的情况下得到与传统TPA精度相仿的分析结果,验证了方法的工程可行性和应用简便性,为开展轿车车身NVH性能分析提供可借鉴的新方法和途径。     

非线性方程的2阶正交解法

对于非线性动力学方程的数值求解,一般的处理方法是,通过坐标变化将其转化为1阶形式,然后借助计算机进行求解,获取系统的一些非线性特征,如滑移、分叉等。本文中的2阶正交法是在原有的微分方程的基础上对非线性方程的弱非线性特性进行直接分解,获取非线性项对频响函数与动力学方程响应的贡献分量,可快速获取非线性动力学方程的频响函数表达通式以及动力学方程的响应,并通过对Duffing方程进行算例说明。     

坐姿人体四自由度动力学模型研究——集中参数模型及其在汽车乘坐舒适性研究中的应用

进行坐姿人体动力学研究对提高应用系统的研发效率具有重要意义。为进一步提升坐姿人体四自由度集中参数模型动力学响应性能,提出了一种坐姿人体四自由度集中参数模型。基于多目标函数协调优化原理,进行了模型参数辨识,并与经典的四自由度集中参数模型进行了对比和分析。基于提出的模型,建立一种"人-椅-车"七自由度模型。完成了汽车在不同行驶路面情况下坐姿人体的动力学响应的仿真实验,利用均方根加速度对坐姿人体的动力学响应进行了量化分析和评价。研究结果表明,进行基于非支配排序的带有精英策略的多目标优化算法(NSGA-Ⅱ)的坐姿人体四自由度集中参数模型多函数协调优化方法切实可行。提出的模型能够更加有效地描述坐姿人体动力学响应,可以有效用于载运工具乘坐舒适性(行驶平顺性)研究工作。     

基于振动响应传递比函数的系统识别研究进展

与频响函数反映动力系统输入-输出的关系不同,振动响应传递比函数反映的是系统输出-输出之间的关系。振动响应传递比函数可以有效地避免对系统输入的测量,近年来成为系统识别领域重要的分析手段。该文对振动响应传递比函数进行了分类,揭示了传递比函数的特性,并着重阐明了传递比函数与频响函数之间的内在联系。以此为基础,综述了局部传递比（local transmissibility）和传递比矩阵（transmissibility matrix）在结构模态参数识别、损伤识别和模型修正应用中的研究进展。最后,该文指出了基于传递比函数的系统识别存在的问题,并对将来的研究思路作出了展望。     

基于频响函数奇异值的模型修正方法

为减少实测环境中噪声的干扰,提出了一种基于频响函数奇异值的模型修正方法.利用计算得到的频响函数重构吸引子矩阵,对其进行奇异值分解,并在受噪声影响时根据极值点数量突变原则选择保留主要特征信息的奇异值个数,确定待修正参数;采用拉丁超立方抽样抽取初始样本点,结合修正参数所对应的奇异值响应,用粒子群算法寻得最优相关系数,构建K...