单输入和多输入时域模态参数识别法的比较研究

本文利用现代控制论中可控性与可观性理论,从理论和实验两方面对模态参数时域识别法进行了分析和研究,给出了利用时域法能够识别出振动系统所有模态参数的充要条件,并对单输入和多输入识别法进行了比较,指出在重根模态和大阻尼等复杂情形下,多输入识别法拥有单输入识别法所无法比拟的优点。     

从结构平稳随机响应中识别模态参数的多输入多输出时域方法

本文讨论了从受平稳随机激励的结构的响应中识别振动参数的多输入多输出时域方法.提出了把随机减量法和多参考点复指数时域法加以结合,由随机减量法从结构平稳随机响应中得到多组自由响应,用多参考点复指数方法同时处理这些自由响应,以识别出模态参数.本文方法和Ibrahim,S.R.提出的把ITD和随机减量技术结合的方法相比,能识别后者可能遗漏的重频或密集频率,且有较高的精度.     

时域模态分析方法的研究及软件研发

时域模态分析方法是当前国内外热门的课题.本文对主要的几种时域模态分析方法进行了研究总结.指出了时域模态分析方法的特点和存在的问题,以及编程中的一些要点和在使用时域模态分析方法时的一些要领,同时给出了时域法和频域法的对比以及仿真计算结果.如果时域模态分析方法的软件设计合理,使用得当,就能得到可靠的分析结果,使得时域模态分析方法不需要已知激励力、识别密集模态效果好等优点充分展示出来.     

基于Bouc-Wen模型的非线性结构多尺度损伤分析研究

研究基于小波变换的非线性结构多尺度损伤特征提取方法。基于Bouc-Wen模型描述结构非线性损伤的时域演化特征,在此基础上分析结构动力响应的奇异性分析与时能密度分析对非线性结构损伤的时域识别能力。分析结果表明,结构动力响应的奇异性分析在非平稳激励输入和噪声影响下不能表征结构的时域损伤特征,而时能密度分析方法则具有良好的抗噪声干扰能力,可以有效地反映非线性结构系统刚度的时域变化过程。     

结构模态参数识别讲座

第四讲时域识别识别结构模态参数的频域方法是通过输入、输出数据得到频响函数(或传递函数),然后由传递函数数据在频域内识别模态参数。这类方法有直观、准确、物理概念清楚等优点,因此常用于结构动态特性的分析中,特别是单点激振模态分析中,一般是在停机(离线)状态下进行。时域识别方法是一种近代的参数识别方法,它直接利用输入、输出的时间历程数据进行参数识别,不必将时域数据转换为频域数据,因此可以不用FFF装置,这是它的优点之一。另外在时域法中还发展了利用环境激振数据(或运行测试数据)进行识别,这时可以不要输入数据(因为输入数据往往是不知道的),这是它的优点之二。但不完整的数据(缺少输入数据)不能进行完整的识别,它不能识别完整的模态参数和结构参数。因此也有人将频域方法和时域方法结合起来研究。     

基于响应协方差小波变换和SVD的结构工作模态参数识别

对系统响应的协方差作小波的时频分解,利用信号互协方差与自协方差的小波变换系数的比值来识别结构的工作模态振型,由矩阵奇异值分解(SVD)从小波变换时频分析结果确定小波脊,通过实际结构多测点数据,利用小波系数比值来反映振型,识别结构各阶工作模态参数(固有频率、阻尼比和振型)。用数值模拟算例和实桥环境振动试验数据对方法进行了验证,并与频域峰值法和时域随机子空间识别方法结果进行了比较,结果表明,该方法可以准确地识别出结构的工作模态参数,特别是阻尼和振型的识别。     

梁索耦合结构的风致涡激振动

新建了一个描述梁索耦合结构风致纵向平面涡激振动的非线性偏微分方程组.通过Galerkin方法将此偏微分方程组化为时域上的非线性常微分方程组.用多尺度法求解了所得的常微分方程组,得到了结构在风的涡激频率和结构固有频率接近情况下的一次近似解.分析结果显示,结构在任意模态的振动均包含两个振动频率.当风的涡激频率接近结构的固有频率时,结构振幅突然快速增大.这和Tacoma桥上观察到的涡激振动情况一致.所得到的一次近似解和分析方法可以为实际工程中梁索耦合结构的风致涡激振动提供简便的验算方法.     

结构动力学应用中若干基本概念的研究

结构动力特性被广泛应用于结构振动控制、结构可靠性设计和健康监测,由此涉及到一些动力学基本概念的理解问题尚待深入探讨。采用一简支梁横向振动算例以及分别通过模态位移法和模态加速度法对多自由度系统的响应振幅进行分析计算,探讨结构位移响应与第一阶固有频率的关系、结构各阶位移模态的贡献与模态应变能的关系。基于模态正交性,通过分析多自由度振动系统的位移响应,论述了系统共振的必要条件,即在保证系统振动频率(某阶固有频率)等于激励频率的同时,其位移响应还应呈现出相应模态的形态;实现多自由度系统纯模态共振,可用于精确识别结构的模态参数。     

振动分析和测量系统(YAMS)

小计算机干大事·各种复杂结构动态试验二PC VAMS·现场减振设计=PC十VAMS·振动工程课题研究=PC VAMS·振动教学=PC VAMSn一周期12一瞬态13一触发21一图形显示22一数学运算23一频域分析31一MIMO全相干32一MIMO随机41一时域基识别42一频域基识别411一M工MO直接时域法421一MIMO频域一时域法412一MIMO广义频域法422一MIMO正交多项法 423一MIMO频域法61一几何造型62一模态动画胎一正弦慢扫动画61一频响模拟62一动态修改63一动态综合71一时域,频域数据72一模态数据81一自由振动82一频响函数14一正弦慢扫24一时域分析43一重…     

多尺度法在阻尼多自由度系统中的应用

研究多尺度法在阻尼多自由度系统中的应用，给出弱阻尼情况下两自由度系统系自由振动的算例，并与复模态法所得结果进行数值比较。     

一种新的动态载荷识别方法

本文提出一种基于光滑样条函数的动态载荷识别方法。该方法克服了传统的频域法和时域法需要事先测定系统频响函数或模态参数的限制，只需要系统的少量物理参数就可以达到载荷识别的目的。文中设计了一个十自由度的系统，算例表明了该方法的有效性。     

频响函数残差法在有限元模型修正中的应用

准确的有限元模型能够真实有效地反映实际结构的动态信息,为缩小结构建模中的误差极有必要对结构有限元模型进行修正。目前,基于模态频率、振型和频响函数的模型修正方法应用最广。其中基于频响函数的修正方法避免了模态参数识别过程的误差,且不受测试自由度数限制,与模态频率和振型的模型修正方法相比更具有优势。基于频响函数的修正方法按目标可分为频响函数相关性法和频响函数残差法。频响相关性法立足于形状和幅值相关性与参数灵敏度的关系,与频响函数残差法相比,丧失了频响函数与设计参数的直接关联,导致在部分结构模型修正中出现振荡不收敛现象。为此,基于实际测试结构对比研究两种方法在有限元模型修正中的应用,并分析频率点数和频带范围对基于频响函数残差法的模型修正的影响。结果表明频响函数残差法能够稳定收敛且具有高效性;同时,合理的频率点数和较宽频带范围有利于提高频响函数残差法的修正效率。     

微细铣削振动信号特征参数的主成分分析

铣削振动是描述微细铣削加工状态的重要特征参数. 利用微小型车铣加工中心、压电加速度计和多通道电荷放大器建立了微细铣削振动测试系统,分别提取了不同铣削方式和铣削转速条件下微细铣削振动信号的时域特征参数和频域特征参数. 针对特征参数数量繁多且变化趋势不一致的特点,引入主成分分析方法,利用主成分分别对时域和频域特征参数进行替换,定量描述出振动信号的能量和差异,以及主频带位置和能量分散程度之间的关系. 分析结果表明,通过时域与频域特征参数主成分的综合运用,应用较少的参数即可描述微细铣削振动信号的主要特征,显著降低了原始数据维数; 主成分分析结果可用于铣削方式和铣削转速等微细铣削加工参数的优化.     

Measuring Frequency Response of a Single-Walled Carbon Nanotube Common-Source Amplifier

Frequency response function (FRF) showing ac gain from a single-walled carbon nanotube transistor is presented. A top-gated carbon nanotube FET (CNFET) is configured as a common-source amplifier and the FRF of the amplifier is measured. Evidence of unambiguous signal amplification is observed in time domain as well as frequency domain up to a unity voltage gain frequency of approximately 560 kHz. The observed roll-off in frequency is solely due to the RC time constant of the measurement apparatus. A specifically designed circuit-compatible SPICE model for the CNFET is used to model both dc and ac characteristic with the same set of physical parameters. Good agreement between measurement and simulation is obtained. For a device without the parasitic load capacitance, we predict an intrinsic unity voltage gain frequency of 29 GHz and a cutoff frequency of $sim {50}$ GHz.      

Estimation of the Dynamic Properties of Non‐linear Packaging Materials Using a Reverse Multiple Input/Single Output Based Approach

During the distribution phase, packaged consignments are exposed to a variety of environmental hazards (such as vibrations) that, if excessively severe, may cause damage to or even destroy the product. Structural deterioration can be tracked by monitoring variations in the packaging system's modal parameters, particularly its natural frequency (stiffness). Natural frequency estimates are often extracted using a least‐squares regression curve fit, applied to an estimate of the system's frequency response function (FRF). FRF estimates are generally obtained using the Fourier transform with a single input and single output (SISO). This approach is suitable for many applications; however, as the non‐linearity of the system under analysis increases, the ability of this technique to accurately monitor changes in the system will decrease. In addition, when the excitation to the non‐linear system is varied (increased or decreased amplitude), a SISO‐based approach may indicate a shift in natural frequency (as a result of the varied input) even though no change in the condition of the system has occurred. This paper discusses an approach that is designed to separate the linear component of the system's FRF using a reverse multiple input/single output (RMISO) algorithm. Such separation will allow traditional modal parameter extraction (curve fitting) techniques to be used to monitor the condition of non‐linear systems. The paper presents the results of experiments in which expanded polystyrene samples were subjected to broad‐band random base excitation with a free‐moving load placed atop the cushion sample. Continuous acceleration measurements of the vibration table and the free‐moving load were used to compute the FRFs of the cushions, and the differences between a conventional (SISO) approach and the proposed RMISO‐based parameter extraction technique were evaluated. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Application of frequency domain analysis in the testing of packages

The sine sweep is a standard method of excitation used experimentally to evaluate the transmissibility characteristics of a package/product. This paper critically analyses this method, points out potential sources of error and shows the advantages of frequency domain analysis. The measurement of transmissibility of packages/products as the frequency response function (FRF) from auto- and cross-spectra is demonstrated. Two ways of broadband excitation are investigated, namely white noise and impulse excitation.     

全相干多点随机激励下的模态参数识别

本文讨论全相干多点随机激励下频响函数的估计、相干函数计算及模态参数识别;设计了用单点激振模态分析设备获取多点激振下的频响函数和模态参数的方法;分析了激振力的非比例误差和非全相干误差对分析精度的影响及补偿措施;并提出了一个输入、输出噪声同时存在情况下提高频响函数估计精度的计算公式;用全相干多点激振的观点分析讨论了机床的相对式激振试验并作出了有关结论,最后对以上理论进行了工程应用考核,取得较好的效果.     

基于滞变阻尼模型的时域计算方法

复阻尼时域运动方程的自由振动解中包含发散项,导致时域数值计算结果不能稳定收敛。在复阻尼模型的频域运动方程基础上可得到滞变阻尼模型的时域运动方程。针对滞变阻尼模型的特点,依据复平面法和地震加速度的三角级数表达式,该文提出了滞变阻尼模型的时域理论计算方法;假定时间步长内结构的振动响应为简谐振动响应,同时借助于常平均加速度法,提出了滞变阻尼模型的时域数值计算方法。算例分析表明,与复阻尼模型的时域数值计算方法相比,滞变阻尼模型的时域理论计算方法和时域数值计算方法可有效避免时域发散现象;滞变阻尼模型的时域理论计算结果和时域数值计算结果与复阻尼模型的频域计算结果近似相等,进一步证明了该文方法的正确性。     

Design of multisine excitations to characterize the nonlineardistortions during FRF-measurements

Multisine excitation signals are designed which will be used to detect and qualify the nonlinear distortions on frequency response function (FRF) measurements, and this without making additional experiments. The main idea in this method is to apply well chosen periodic excitations where not all harmonics are excited. The nonexcited frequency lines are used to detect, qualify and quantify the nonlinear distortions, while the FRF is measured at the same time at the excited harmonics. The selection of the multisine that will be used depends on the characteristics of the system that are studied. For that reason, not every multisine will produce in every case accurate, robust, and reliable results for every system. This paper presents some signals by which the following aims are accomplished: simplicity, robustness, and a reliable nonlinear characterization     

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。