具有连续分布梁模型动载荷的识别技术研究

用正交多项式拟合的方法对连续系统的分布动态载荷进行识别的技术,为用有限的测量信息进行连续系统分布载荷的识别提供了可行的方法。该方法只须获取足够的测量点的响应来识别分布载荷正交多项式的系数,满足识别的精度要求,同时对测量点的位置无特殊限制。实际工程中进行载荷识别时,很多结构只能测量到部分位置的响应,这时该方法能很好地解决这类问题。该方法对测量数据噪声的灵敏度较小,具有很好的抗干扰能力。通过计算机仿真,证明了该方法理论的正确性和工程应用的可行性。     

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。     

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。     

结构连续分布的动态随机载荷识别方法研究

复杂结构连续分布的动态随机载荷识别技术是结构动载荷识别技术的难点之一。推导了基于广义正交多项式特征技术动态随机载荷识别模型，馋决了在一定精度范围内通过有限测量部位随机振动响应信息识别无限未知量的结构分布动态随机载荷的关键技术，通过动态标定技术的研究和复杂结构有限元模型数值仿真计算验证了方法的正确性、有效性和工程可用性，适用于具有沿结构分布的振动随机载荷识别，为分布动态随机载荷识别技术的发展打下一定的基础。     

动载荷识别的时间有限元模型理论及其应用

本文利用广义正交多项式作为时间有限元的形函数,推导了基于时间有限元的动载荷识别模型.成功地将时域下动载荷识别的复杂逆卷积关系转变为广义正交域的线性算子逆运算,这种模型识别精度高,抗干扰能力强,具有良好的计算稳定性,尤其适用于具有短时间样本的冲击类型动载荷识别,使该类问题在工程应用时的复杂程度大大降低,具有较高的工程应用价值.该方法为结构动力学逆问题的研究提供了一种新的技术途径.     

基于神经网络模型的动载荷识别

依据结构动力学理论推导了在时域中用于神经网络算法的自回归函数，相应建立了具有时延反馈的神经网络动载荷识别模型。阐明了这种网络的基本学习算法和回忆算法。数值仿真和试验件的验证试验表明该神经网络模型用于动载荷识别时具有精度高、无累积误差、抗干扰能力强等优点，并且适用于各种类型的动载荷，尤其对冲击载荷的识别更具有独特的优势。该模型在动标学习过程中要求信息量小，试验成本低，是一种非常值得在工程中推广应用的新型动载荷识别方法。     

动态载荷激励位置时域识别技术研究

对实测振动加速度信号进行分析,采用基于盖尔圆定理的GDE算法识别作用于结构的动态载荷数量;在此基础上,建立结构有限元模型,运用基于正交多项式拟合的动态载荷时域识别方法拟合虚拟激励位置处的当量动态载荷,基于优化理论建立动态载荷位置时域识别的数学模型,计算该模型结果向量的均方根值并将其作为识别动态载荷激励位置的判别依据,提出了动态载荷激励位置识别的均值判别系数法。仿真和试验结果均表明方法正确可行,可用于线弹性系统多个谐波载荷或任意形式时变动态载荷的激励位置识别。     

动态随机载荷识别技术研究

本文推导了在频域中识别动态随机载荷的基本公式，并在此基础上结合数字信号处理技术，有元分析法与误差理论，探讨了识别坦克车辆在行驶过程中行动部分所受的动态随机载荷的方法。     

动载荷识别时域方法的研究现状与发展趋势

与动态载荷识别的频域方法相比,时域方法不仅适用于线性系统,还适用于非线性系统以及能有效处理瞬态冲击激励的识别问题,近年来时域方法愈发受到学者们的关注。目前广泛应用的几种时域方法主要有-反卷积法、计权加速度法、函数逼近法、卡尔曼滤波器和递归最小二乘法、逆系统法以及新兴的智能方法等等。在对各方法研究现状的概述与总结中,分析了各自的优缺点。从研究对象、研究方法、应用领域三方面分析,非线性系统、线性时变系统将成为分析研究的重点。结论显示,与现代智能算法相结合的逆系统方法将成为新的研究热点,将其相应的载荷识别方法应用于机械设备的故障诊断也将成为今后发展的新趋势。     

振动载荷识别的奇异值分解法

本文采用奇异值分解技术处理载荷识别方程组系数矩阵的病态问题,并将这一技术应用于某机平尾的地面振动载荷识别,得到了令人满意的结果,为该机平尾的飞行载荷识别提供了有关技术和经验。     

基于形函数方法快速识别结构动态荷载的试验验证

在动态荷载识别中常常由于矩阵的病态性影响识别的精度,利用有限元理论中的形函数逼近荷载曲线,将识别离散的荷载历程转化为计算有限的形函数权重,从而显著改善反卷积法识别荷载中存在的采样时间长或采样频率高时数值求解困难的问题;并能改善反问题的病态性,提高对噪音的鲁棒性。一个连续梁的数值算例比较验证了该方法在5%的高斯噪声影响下能精确地识别未知荷载。悬臂梁试验中,通过实测的结构动态响应,在移动时间窗内利用荷载形函数方法可以实现激励的在线识别。     

动态载荷激励位置识别技术研究

以简支梁为研究对象,提出了一种动态载荷激励位置识别的“最小判定系数法”。预估载荷虚拟激励位置,择优选取两组加速度响应并在频域内识别虚拟激励位置处的两组当量动载荷,令其差值为最优化目标变量,则最小目标变量对应的一组虚拟激励位置即为载荷真实激励位置。仿真和实验结果表明该方法正确、可行。     

Distributed dynamic load identification based on shape function method and polynomial selection technique

A new approach based on shape function method of moving least square fitting (SFM_MLSF) and polynomial selection technique is proposed in this paper for distributed dynamic load identification. The distributed dynamic load is represented as a product of spatial distribution function and time history, and the two parts are assumed to be independent. The modal transformation of structural dynamic equation throws light on the fact that all modal loads share the same form with the distributed dynamic load in time domain. As the structural modal parameters are known, the time history of dynamic load can be precisely identified through SFM_MLSF method which approximates the local dynamic load with shape functions in the moving supporting time domain. Then, the spatial distribution function of the load is substituted as a series of basic functions, and the identification of distribution function is transformed into a linear fitting problem. Through polynomial selection technique based on error reduction ratio, the significant components are picked out from the basis function responses, which greatly improves stability and precision of the load distribution function. During the inverse analyses of both the time history and distribution function, appropriate regularization methods are still applied to overcome the unavoidable ill-conditioned problem. Numerical examples demonstrate the validity and accuracy of the proposed method.     

Use of moving distributed mass element for the dynamic analysis of a flat plate undergoing a moving distributed load

This paper presents the theory regarding a moving distributed mass element, so that the dynamic responses of a rectangular plate subjected to a moving distributed mass, with the effects of inertia force, Coriolis force and centrifugal force considered, can be easily determined. In which, the property matrices of the moving distributed mass element are derived by means of the principle of superposition and the definition of shape functions, and the overall property matrices of the entire vibrating system are determined from the combination of the last element property matrices of the moving distributed mass element and those of the plate itself. Since the property matrices of the moving distributed mass element have something to do with the instantaneous position and the distribution of the moving mass, they are time-dependent and so are the overall property matrices of the entire vibrating system. Based on the last concept, the equations of motion for a rectangular plate subjected to a moving distributed mass are established and solved to yield the dynamic responses of the entire vibrating system. Numerical results reveal that the factors such as the contact area (between the moving distributed mass and the plate), moving-load speed, inertia force, Coriolis force and centrifugal force affect the vibration characteristics of the plate to some degree. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

动态载荷识别中的模态确定方法研究

提出了模态选取概念，这一概念比目前所采用的模态截断概念合理；在此基础上提出了反分析中模态选取的准则，并给出了相应的公式。大量算例表明，采用本文提出的准则和公式可以防止因模态选取不当而产生的伪解，避免计算中的数值病态，明显提高了动态载荷识别的成功率和精度。     

爆破振动荷载作用下3～4层房屋结构响应测试研究

目前,对爆破振动荷载作用下房屋结构的各层响应特性的研究较少。通过现场实测爆破地震波及其引起的3～4层房屋各层结构的振动响应,应用小波分析等工具对数据进行了分析处理,获得了爆破振动荷载作用下房屋各层结构的响应特性规律:随楼层增加,质点振动速度峰值放大系数为0.5～1.33;持续时间减小0.25%～28%;各楼层振动能量大部分集中在6Hz～25Hz频带上。研究成果可为房屋结构破坏的综合判据及抗震设计提供依据。     

一种基于最优输出跟踪的多源动态载荷识别方法

基于最优输出跟踪的基本思想,提出了一种时域内多源动态载荷识别的方法。该方法从结构动力响应出发,设计一个最优输出跟踪器并构造性能指标,将载荷识别问题转变为最优输出跟踪问题。通过Adams法求解微分方程,实现了多源动态载荷的识别,并采用L曲线法确定了性能指标中的关键参数。数值算例表明,所述的载荷识别方法能够在响应数据含有噪声的情况下,有效稳定地实现多源动态载荷的重构,具有较强的抗噪能力。