广义小量分解法在载荷识别中的应用

采用小量分解法处理载荷识别计算过程中频响函数矩阵秩缺的问题，推导出了广义小量分解法及进行误差分析和小量选取的乘积误差项。最后将小量分解法应用到钢悬臂梁逆虚拟激励法随机振动的载荷识别实验过程中，在一定程度上克服了频响函数在某些频率处的病态程度，取得了，较好的试验结果。     

分布动载荷频域识别的试验动标定方法研究

分布动载荷识别是工程中最为复杂也亟需解决的结构动力学逆问题，通常可以转化为正交多项式系数的识别，从而衍生出了动标定技术。传统的仿真动标定方法是基于有限元仿真模型来实现的，然而仿真动标定方法存在模型误差，导致载荷识别精度不高。因此本文基于 Legendre 正交多项式和 Gauss?Legendre 积分提出了分布动载荷频域识别的试验动标定方法。该方法的关键是通过测量有限的高斯点和响应点间的频响函数来完成分布载荷识别过程中的动标定，克服了传统标定在试验时无法加载正交多项式载荷计算标定矩阵的局限性，同时避免了模型误差对标定矩阵精度的影响，大大提高了载荷识别的精度。为了验证该方法的有效性和精度，将本文所提出的试验动标定方法与现阶段已有的仿真动标定进行了对比分析，并讨论了不同高斯点数对识别精度的影响及抗噪性能；此外，还通过相应的试验进一步验证了该方法的可行性与工程适用性。     

基于Tikhonov正则化及奇异值分解的载荷识别方法

针对矩阵求逆法应用中存在的病态逆问题,用Tikhonov正则化及奇异值分解法解决。通过对平板模型仿真分析,利用频响函数法矩阵条件数评价系统的病态性,系统病态性不同时用奇异值分解法与基于不同正则化参数选择的Tikhonov方法对载荷进行识别。研究表明,条件数大于1000时,Tikhonov正则化方法识别误差较小;反之,奇异值分解法较优。提出综合使用Tikhonov正则化与奇异值分解的载荷识别方法,给出方法流程。仿真与实验结果表明该方法可提高结构载荷识别精度,具有一定工程应用价值。     

多轴振动试验控制的整型权函数法

研究了应用于多轴向多激励随机振动控制的H∞整型控制方法,并且针对在频响函数矩阵病态的频率点处,响应自谱和互谱超出工程预定参考谱目标的情况,分解设计了H∞整型加权矩阵,从而改进频响函数矩阵病态情况,并对系统进行算法解耦。然后用整型矩阵对驱动信号的傅氏谱进行修正,进入控制回路迭代运算。实验验证表明,用文中算法设计整型权函数矩阵并修正驱动信号,可以有效的改善响应自谱和互谱的控制效果,抑制某些频率点处频响函数的不良影响。     

逆虚拟激励法随机载荷识别试验研究

采用逆虚拟激励法进行载荷识别,分别在阻尼比不同的钢和有机玻璃悬臂梁上进行了多次随机激励下的载荷识别试验。此方法通过采用逆虚拟激励法和奇异值分解法的结合在一定程度上克服了频响函数在近固有频率附近的病态,并减少了计算工作量,同时以相干函数和频响函数为依据来调整试验中激振杆等的安装状态,经验证取得了较好的识别结果。研究表明,逆虚拟激励法在工程实践中有广阔的应用前景。     

一种提高平稳随机载荷识别精度的方法

针对动态随机载荷识别结果在固有频率附近因传递函数矩阵病态而出现载荷识别误差较大的问题,在逆虚拟激励法的基础上提出一种条件数加权平均算法尝试改善识别的精度。方法用仿真和试验验证了对识别精度的改善效果。同时采用频响函数条件数的大小来作为判断识别结果可靠度和测点组合选择的一个参考,减少了工作量并取得了良好的识别效果。提出了一些实际操作中的建议,为工程实际提供参考。     

二维分布动载荷识别的频域方法

运用频域法在广义正交域中识别二维分布动载荷。基于数学拟合理论，二维动态载荷在广义正交域中可分解为二维正交函数的级数形式，未知的二维分布动载荷就可以表示为各阶正交基函数线性叠加，这时未知的复杂分布动载荷的识别就可以转化为简单的正交拟合系数的识别。根据线性系统的叠加原理，将待识别载荷的分解基函数看成已知分布动载荷作用于结构时，结构的响应与待识别载荷作用下结构的响应成线性关系。只要结构实测的响应点数大于待识别的系数，就能求出各系数，因而就可以识别分布动载荷。通过计算机仿真验证该方法能有效识别二维分布动载荷，且能与有限元方法结合，识别复杂结构上的分布动载荷。该方法具有很好的通用性，能简单方便运用于工程结构，能很好地抑制噪声的干扰。仿真试验说明该方法具有很好的识别精度。进一步的试验验证了该方法工程适用性。     

采用分离变量法的载荷位置识别技术研究

基于分离变量法提出了一种新的识别动载荷位置及时间历程的方法,以提高载荷定位的效率.根据结构系统参数建立响应与外部载荷之间的卷积关系式并离散化;采用分离变量法将载荷位置信息从脉冲响应函数矩阵中提取出来,根据响应信息选取合适的模态;利用正则化技术对载荷识别过程中的不适定问题进行求解;结合简支梁的仿真计算和实验测试对该载荷定...     

基于L1范数正则化和最小二乘优化的冲击载荷识别研究#br#

为了改善冲击载荷识别问题的病态特性，最大限度提高识别精度，在时域内提出一种基于L1范数正则化和最小二乘优化的改进冲击载荷识别方法。采用L1范数正则化方法构建冲击载荷稀疏反卷积模型，使用截断牛顿内点法求解L1范数的最小二乘优化问题，同时根据预条件共轭梯度法确定最优搜索路径和计算方向。最后，考虑不同冲击工况、不同响应位置对识别结果的影响。通过对铝合金板进行冲击载荷识别试验进行验证，发现在铝板受单次冲击和多次冲击工况下所识别载荷与施加的实际载荷吻合良好。结果还表明，与Tikhonov 正则化方法相比，该方法能够提高冲击载荷识别的准确性和稳定性。     

总体最小二乘正则化算法的载荷识别

载荷识别中存在病态矩阵求逆的不稳定性将导致解严重失真。在总体最小二乘(Total Least Squares TLS)算法的思想上进行Tikhonov正则化,构造载荷识别的目标函数。然后利用共轭梯度(Conjunction Gradient CG)法解算该目标函数的最优化问题,提出一种算法易实现、收敛性能好、存储量小,且能全面考虑随机误差影响的CG-TLS正则化算法。经仿真和试验探讨了传递函数矩阵病态产生的原因,借助条件数优选振动响应点,最终检验CG-TLS正则化算法与常用的两种正则化算法在不同噪声水平时载荷识别的效果。结果表明,CG-TLS正则化算法载荷识别效果最优,与真实值吻合好,并具有良好的鲁棒性。因此,应用CG-TLS正则化算法实现载荷识别极具实际意义。     

多点平稳随机载荷识别方法研究

根据矩阵谱分解的思想,提出多点任意相关的随机载荷识别方法.鉴于响应功率谱矩阵和激励功率谱矩阵具有相同的秩且为非负定,首先推导完全相干的功率谱矩阵的识别方法,将任意相干的激励功率谱矩阵进行谱分解成完全相干的功率谱矩阵之和,利用响应信息识别分解后的完全相干功率谱进而完成对激励功率谱的识别.该方法具有较高的识别精度.针对求解逆问题中的适定性进行了讨论,指出病态的原因并运用条件数权重法,该法能在一定程度上减轻病态,提高识别精度.通过实验和仿真验证上述方法的正确性.最后对提高识别精度提出了建议.     

载荷识别的等效点动标定法

围绕飞机全动式平尾翼面抖振载荷的识别问题，提出一种用于识别未知作用位置的动载荷的方法——等效点动标定法。这种方法将结构在实际外载荷作用下的响应认为是在结构上某几个特定点处伪载荷作用的结果，将未知作用位置的动载荷转化为已知作用位置的动载荷进行识别，再依据作用等效原则将各伪载荷合成，达到识别外载荷的合力大小和作用位置的目的。验证试验结果表明：恰当地选取标定点，本文提出的等效点动标定法可有效地识别出作用于结构上的外载荷的合力大小和作用位置。     

主轴-刀柄与刀柄-刀具结合面参数辨识研究

针对获取刀尖频响函数的动柔度耦合子结构分析方法(RCSA)精度受子结构端点频响函数及各结合面参数影响,各子结构间结合面参数辨识方法研究尚未成熟之问题,研究利用传递矩阵法与RCSA耦合算法预测刀尖频响函数,利用PSO优化算法最小化理论及实验结果,辨识主轴-刀柄与刀柄-刀具结合面参数。比较结果发现,预测、实验刀尖频响函数一致性较好,说明该辨识方法能有效识别主轴-刀柄与刀柄-刀具结合面参数。     

动态载荷识别位置优化的传递函数相干法

利用多自由度动力学原理对频域载荷识别方法进行分析,对传递函数病态性进行了研究,分析了动态载荷识别方法中响应点位置对传递函数病态性及载荷识别结果的影响.为降低载荷识别误差特别是结构共振频率下的识别误差,基于传递函数的相干分析定义了传递函数相干因子,并提出以最小传递函数相干因子为目标的动态载荷识别位置优化的传递函数相干法....     

基于频响函数综合的推进轴系动力学建模与支撑结构参数优化分析

针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电机、隔振器和船体子结构,通过二次频响函数综合建立了耦合系统的频响函数表达式;利用该建模方法和灵敏度分析建立了以均方传递力、传递功率流为优化目标的优化模型,针对轴承、隔振器和高弹的刚度参数进行优化。结果表明:基于频响函数综合的子结构建模和优化方法效率高,适合于对支撑结构刚度参数进行优化;对一模型的匹配优化结果表明,轴承和隔振器刚度减小、高弹性联轴器的刚度增加对减小振动传递有利。     

整体平动自由结构载荷时域识别技术研究

研究整体平动自由结构载荷识别的Green函数法及应用途径。建立测点绝对运动加速度与动态激励力卷积关系,采用截断奇异值分解的正则化方法求解反卷积问题。以受轴向激励自由梁为对象,考虑不变及变截面模量两种情形,讨论整体平动及变形运动在核函数中的构成比例与核函数矩阵病态特性关系,分析结构整体刚度及测点部位局部刚度对载荷反演精度影响机制及测点布置需考虑的刚度因素,提高正则化方法计算稳健性;分析复杂的组合薄壁结构,以一点响应反求其在牵制释放实验中所受冲击载荷进行结构瞬态响应有限元仿真,比较多点仿真与实测结果,验证反求方法的有效性。     

面向船体结构动冰载荷监测的线性形函数识别方法研究EI北大核心CSCD

船体结构冰载荷监测系统中的载荷识别算法是对船舶在冰区安全运行进行实时评估的关键环节,而常用的影响系数矩阵法尚未考虑冰载荷的动力效应。在时域内将动冰载荷离散为诸多时间元,在每个时间元内利用线性形函数的组合形式逼近构造动冰载荷;通过结构的动力响应分析得到形函数的响应矩阵,并以此建立船体结构冰载荷识别的正问题。利用共轭梯度最小二乘迭代型正则化算法和终止迭代准则对冰载荷识别问题中的不适定性进行控制。该数值算例和试验验证均表明,该冰载荷识别模型具有良好的识别精度、求解速度及稳定性。     

动态分布载荷识别中的传感器配置研究

鉴于含噪声的测量响应数据影响了动载荷识别结果的不足,从结构动力学正问题出发,建立动载荷和动响应之间的关系,探索各阶模态的空间分布规律,提出了基于模态函数分布的响应测量点筛选准则,运用级数分解的思想,推导了响应数据含有噪声工况下的载荷识别算法。与常规的平均选取测量点方法比较,改善了反问题求解时的不适定性,大大提高了计算的精度及算法的稳定性。通过数值仿真,当响应数据受噪声污染严重时,验证了方法的有效性和较强的抗噪性能。最后,将提出的响应测量点筛选准则应用于动载荷识别中的多传感器优化配置中,为准确、高效地识别工程结构上的动载荷做技术铺垫。     

利用有限振动响应快速反演时变荷载的方法与试验

移动荷载是影响桥梁使用寿命的主要因素之一，对其准确地监测与识别能为桥梁养护提供重要依据。基于振动响应反演的移动荷载识别研究经过五十多年的发展，形成了以时域法、频时域法为主的多种方法，取得了不错成就。然而在解决该类方法面临的主要问题：计算耗时明显、反问题求解病态上，现有技术大多需要使用多项测点和复杂优化，在实际工程应用中并不友好。在时域反卷积法和荷载形函数法的基础上，定义新的构造矩阵提取系统矩阵中的有效元素进行荷载识别，在保障对大噪声的鲁棒性的同时，使测点数量和计算成本进一步降低。在数值仿真算例中，该方法在使用含10%和20%白噪声的动挠度响应情况下，仍能稳定地识别周期性移动荷载，除荷载上、下桥阶段，并未出现明显的奇异性。在试验验证中，利用两个试验分别验证了该方法对集中荷载、移动荷载的识别，其精度与计算效率均可满足实际工程需求。     

基于精细积分的冲击载荷时域识别方法研究

假设动载荷在时间步长内为线性函数,结合精细积分法提出了一种新的冲击型动载荷时域识别方法。该方法利用系统响应构造状态空间方程组,进而建立精确的非递推连锁计算格式的时域内动载荷反演模型,它对初值不敏感,无积累误差,计算简单、精确、高效。论文对动载荷识别反问题的不适定性进行了分析,通过正则化技术克服了模型算子的病态特性和响应测量噪音的不利影响。数值仿真算例表明该识别方法在测量数据有噪音污染的情况下,能稳定有效的反演动载荷。