二维晃动自然频率与阻尼比系数的试验识别

液体的晃动模态（自然频率、振型与阻尼比系数）是贮液结构设计以及振动控制的重要参数。在液体晃动的模态试验中,需要激发液面的模态运动,但液面的对称模态运动一般比较难以激发出来,使得对称模态参数（特别是阻尼比系数）难以精确识别。本文采用参数激振的方法对矩形、U形和圆形截面容器进行竖向激振,可容易激发出液体表面的前四阶模态(包括对称模态)运动,撤除激励后液体表面按某一特定的振型作自由衰减振动,通过激光测量液体表面波高的自由衰减曲线,从而精确得到液体晃动的自然频率与对应的阻尼比系数,测得晃动频率与理论频率结果吻合良好,表明本文试验识别方法有效。     

基于贝叶斯功率谱变量分离方法的实桥模态参数识别

工程结构参数识别不可避免地受到测试噪声和模型不确定性的影响,因此在模态参数识别过程中引入贝叶斯方法进行不确定性量化,具有较为重要的意义。通过对自功率谱和互功率谱的统计特性进行分析表明,功率谱迹（自功率谱之和）的概率密度函数与振型无关,因此可以实现振型参数与其它参数（频率、阻尼比、模态激励和预测误差等）的分离。以此变量分离原理为依据,可以实现"两阶段贝叶斯参数识别方法"进行模态参数的快速识别。该文基于西宁北川河钢管混凝土拱桥环境激励振动测试数据,对该方法的有效性和准确性进行了验证,通过功率谱迹驱动的贝叶斯方法识别出了频率、阻尼比、模态激励和预测误差等参数的最优值和不确定性,然后基于功率谱矩阵驱动的贝叶斯方法识别出了振型的最优值和不确定性,并将该文方法识别的结果与不同方法进行了对比。实桥模态分析表明,该方法解决了传统贝叶斯功率谱方法进行模态参数不确定性量化存在计算耗时及矩阵病态等问题,且能够有效地量化大型土木工程结构模态参数识别的不确定性。最后,该文对频带宽度进行了分析,揭示了该文方法识别的预测误差受频带影响较为明显。     

基于Morlet小波变换的模态参数识别研究

从卷积和Parseval定理的角度推导了小波变换系数的实用算法。以系统的自由响应数据为识别对象,给出了频率、阻尼比的参数识别方法,并重点给出了基于最小二乘法的振型识别技术。提出了基于改进Morlet小波的模态参数识别方法,对识别密集模态具有良好的效果。三自由度仿真算例表明,基于Morlet小波变换的模态参数识别技术能够以较高的精度识别出系统的频率、阻尼比和振型等模态参数。     

动力总成异常振动的固有特性识别研究

针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起动力总成系统共振,采用基于变时基技术的改进脉冲激振法进行整车和台架条件下动力总成的振动模态试验,结合有限元模型仿真计算,识别动力总成的固有频率和振型参数,发现飞轮壳结构是导致动力总成弯曲固有频率偏低引起系统共振的薄弱环节。根据识别结果,进行改进设计飞轮壳薄弱结构,提高动力总成系统的固有频率,消除异振。     

振动试验视频图像测试技术

基于数字视频技术,以普通 USB 数码摄像头与 PC 机作为硬件设备设计视频图像测振系统,采用该测试系统识别悬挂集中质量的简支梁模型的一阶模态参数。基于 Matlab 软件编制振动视频采集与图像边缘检测程序,获取梁振动的位移时程曲线,采用模态分析确定简支梁模型的固有频率、阻尼比与振型,试验结果表明采用该测振系统实现低频结构的振动测试是可行的。     

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。     

振动试验视频图像测试技术研究

摘要：基于数字视频技术,以普通USB数码摄像头与PC机作为硬件设备设计了视频图像测振系统,采用该测试系统识别了悬挂集中质量的简支梁模型的一阶模态参数。基于Matlab软件编制振动视频采集与图像边缘检测程序,获取梁振动的位移时程曲线,采用模态分析确定简支梁模型的固有频率、阻尼比与振型,试验结果表明采用该测振系统实现低频结构的振动测试是可行的。     

轮胎振动特性实验研究

利用振动实验模态分析的方法,建立了自由悬置状态下轮胎的振动特性模态测试与分析系统,通过轮胎径向激振测试信号的数据处理与分析,提取了各阶的频率及其径向模态振型,分析了轮胎的模态参数随充气压力变化的规律,为实验方法的研究和轮胎结构设计及车辆的动力性能分析提供指导。     

环境激励下基于快速贝叶斯FFT的实桥模态参数识别

近年来,贝叶斯理论逐步应用于工程结构的模态参数识别、有限元模型修正及状态评估等方面。基于快速贝叶斯FFT的模态参数识别方法是针对某一共振频率带的单个模态,通过一个四维的数值优化问题得到模态参数的最佳估计,并通过对数似然函数关于模态参数的二阶导数求得Hessian矩阵,使得基于贝叶斯的参数识别方法可以快速高效地进行。为了评估该方法在实际桥梁结构模态参数识别应用中的可行性及优越性,运用快速贝叶斯FFT方法对环境激励下一刚构-连续组合梁桥的竖向加速度响应进行了分析处理,识别了其模态参数的最佳估计,并根据模态参数的变异系数评估了其后验的不确定性。识别结果与随机子空间识别结果的对比表明,两种方法识别的频率和振型基本吻合,阻尼识别结果的差异仍然较大。     

非结构因素对钢-朱前坤玻璃组合人行结构模态参数的影响

基于模型现场试验测试,研究了环境温度与运营环境状态（附加质量、行人步行频率）等非结构因素对钢?玻璃组合人行结构模态参数的影响;建立了温度与结构模态参数之间的数学模型,分析了附加质量与行人步行频率对结构模态参数的影响规律。结果表明：一天内温度变化引起的结构模态频率变化可达2.17%,阻尼比变化达87.1%,同时给出了前3 阶竖向模态频率关于温度变化的一次线性拟合表达式;附加质量作用下由结构端部到跨中,结构模态频率逐渐减小,阻尼比逐渐增加,且随着附加质量的增加模态频率降低,阻尼比显著增大;由大量试验数据统计规律可知行人作用下步频对结构模态频率影响较小,结构频率略有减小,模态阻尼比显著增加。因此分析非结构因素对结构模态参数的影响对结构健康检测和损伤识别具有重要意义。     

消能减震建筑结构模态参数识别的贝叶斯方法

为研究消能减震建筑结构中阻尼器的附加阻尼和刚度贡献,建议一种基于贝叶斯统计推断的模态参数识别方法,可用于定量估计阻尼器对结构模态参数的影响,包括阻尼比、频率和振型,以及参数的估计不确定性.为精确建立模态参数与质量和刚度矩阵的函数关系,采用直接模型修正技术进行模型参数化建模,利用模态参数以解析方式重构结构质量、刚度和阻尼...     

基于环境振动测试的框架结构主裙楼动力特性分析

对某未设防震缝的钢筋混凝土框架结构主楼和裙房进行环境振动测试,并对其动力特性进行分析。测点分别布置在主楼左右两个楼梯间、顶层楼板和裙房井字梁大跨楼板上。利用实测加速度数据并通过改进的频域分解法,识别得到了结构的五阶模态参数。识别结果表明:各测试方案得到的识别结果一致,自振频率的变异性较阻尼比的变异性小;前四阶模态由主楼的振动引起,第五阶模态为裙房楼板的一阶竖向振动模态;由于结构的不对称性,识别得到的前三阶振型均带有扭转效应;模态参数识别过程中的可疑模态可能来源于主楼和裙房的动力相互作用。建立了所测结构的有限元模型,得到了五阶自振频率和振型,与识别结果吻合较好;分析了主楼和裙房之间的不同连接方式对整体结构自振频率和振型的影响,结果表明主楼和裙房的固结连接与铰接连接对自振频率基本没有影响,而设置防震缝与否对自振频率影响较大,且振型出现顺序均不会发生变化。     

随机激励下基于ICA的结构模态参数识别

简要介绍独立分量分析(ICA)的基本原理,提出将ICA方法与随机减量法(RDT)结合起来用于随机激励下结构的模态参数识别。结合数值仿真算例和振动试验分析,验证所提出方法用于随机激励下结构模态参数识别的有效性。结果表明,ICA可以准确地从结构随机振动响应信号中分离出各源信号,并同时估计出各阶模态振型向量,源信号与结构模态坐标存在一一对应关系,再结合随机减量法和单模态识别法可识别各阶模态的频率和阻尼比。该方法仅利用振动系统的输出响应进行分析,适用于随机激励下结构的工作模态参数识别。     

贝叶斯方法在大跨度斜拉桥模态参数识别中的应用研究

为研究大跨度斜拉桥模态参数的不确定性,将遗传算法引入传统快速贝叶斯傅里叶变换法中,并采用高信噪比渐进估计值约束遗传算法的参数搜索空间,发展了一种大跨度桥梁的贝叶斯模态参数识别方法。利用悬臂梁数值模拟验证该方法的识别效率与精度;依托苏通大桥实测加速度数据应用上述方法开展大跨度斜拉桥的模态参数识别。在此基础上,探讨频带宽度系数对模态参数识别精度和不确定性的影响,并分析模态参数后验概率密度函数（PDF）的分布特征。结果表明,所提方法可有效识别大跨度斜拉桥的各阶模态参数;频率和振型的不确定性较低,而阻尼比的不确定性较高;将频带宽度系数限制在5～10有利于保证识别误差与不确定性的平衡;模态参数后验PDF符合高斯分布。     

单层网壳结构风振响应的主要贡献模态识别

网壳结构具有频谱分布密集、振型复杂的动力特性，在对该类结构进行风振响应分析时，通常存在着一些对响应贡献较大的高阶振型，但由于其频率较高而容易被忽略。因此，研究网壳结构风振响应的主要贡献模态分布规律有利于提高结构风振响应计算的精度和效率。本文利用Ritz-POD法，分析了单层球面网壳和单层柱面网壳结构风振响应的主要贡献模态，着重考察了主要贡献模态的自身参振能力。及其与脉动风压空间分布模式之间的关系。在此基础上，初步给出了网壳结构风振响应的主要贡献模态识别准则。     

五轴联动精密微铣削机床试验模态分析

五轴联动精密微铣削机床的结构性能直接影响精密三维微小零件的加工质量,为研究其结构性能,应用试验模态分析技术对五轴联动精密微铣削机床进行结构分析。采用单点激励多点响应的方法进行锤击试验,建立传递函数,经分析处理得出机床固有频率、阻尼比与振型等动态特性参数,并对识别的参数进行模态置信矩阵(MAC)校验。试验得到机床前三阶固有频率为102.44,133.97,154.86 Hz,对应阻尼比为3.27%、4.94%、2.14%;试验结果证明该五轴精密微铣削机床结构布局合理,机床固有频率有效避开微切削加工的激振频率,通过振型分析可找出机床结构薄弱环节,并提出优化建议。试验验证应用试验模态分析技术对机床动态特性分析方法的有效性。     

桥梁断面气动导数识别的改进随机子空间法

随机子空间算法在桥梁断面气动导数识别中表现出了良好的适应性,已能较好地识别出系统的频率和阻尼比,但在低风速条件下模态振型的识别精度尚无法令人满意.气动导数对模态振型相对变化的敏感性分析表明,模态振型对气动导数识别结果影响显著.在传统的基于输出协方差的随机子空间方法(SSI)基础上,引入一种新的稳定图,同时将频率、阻尼比和振型这3种模态参数的相对误差作为形成稳定轴的标准来获取气动导数.为验证该方法的可行性,进行了平板节段模型的数值仿真,结果表明该方法有助于提高模态振型的识别精度,进而提高气动导数的识别精度.     

《通过顶棚模态试验分析优化车内噪声》

介绍顶棚在实车状况下的试验模态分析方法，采用悬挂激振器而车辆接地的单向激振方式，讨论激振点的选取位置，利用PolyMax方法求得顶棚前十阶模态频率及振型，并通过各测点相干性、频响函数曲线和各阶模态MAC值的检验保证模态试验结果的可靠性；找出对车内轰鸣噪声影响显著的敏感频率和薄弱位置，以此为依据优化其结构刚度，实现模态的移频。优化后的顶棚频响函数幅值取得明显改善，降低在敏感转速时的车内轰鸣噪声声压级。     

结合振型对铸件激振参数的优化

依据振动时效机理并结合试验模态分析技术,系统研究了箱体类铸件的振动时效激振参数．结果表明,激振参数应根据铸件固有振动形态进行设计：选择振型比较均匀的低阶固有频率进行激振,激振点选择应为该阶振型的波峰位置,支撑点选择应为该阶振型的节线处．     

低温环境下高寒列车材料阻尼特性的试验

低温环境下,高速列车阻尼材料阻尼性能大大降低。为此,通过试验研究高寒列车现有四种阻尼材料温变、频变特性。测试温度包括常温、[-]10°C和[-]25°C,分析频率高达850 Hz。通过有限元方法计算无阻尼板件结构的模态频率和振型,并采用力锤敲击系统测试喷涂不同阻尼材料后的四种阻尼复合板件,得到结构模态频率、振型和阻尼比。结合仿真和试验实测振型结果,获得850 Hz内57阶模态阻尼比。对比四种阻尼复合板件结构在三种温度工况下的阻尼比变化规律。结果表明,现车用阻尼材料在常温和中频下具有较好的阻尼效果,随着温度的降低,其阻尼特性变差;而低温阻尼材料在温度达到[-]10°C时阻尼效果最佳;常温阻尼材料在常温条件下中频部分阻尼性能最好;当低温阻尼材料与常温阻尼材料混合使用时,阻尼性能表现为宽温域,宽频带和高阻尼。低温和常温混合阻尼材料更适合高寒列车在不同季节下的运行条件。相关实测数据为高寒列车阻尼材料选材提供依据;同时,试验方法也为阻尼材料性能测试提供参考。