基于改进STD法的望远镜塔架动态特性研究

为了精确得到某南极天文望远镜塔架的模态参数,为塔架的动力学修改和主动控制减振提供依据,按一点激励、多点加速度响应对望远镜塔架进行了锤击法模态试验。为了消除STD法数据前处理带来的噪声误差,采用改进STD法对塔架进行模态识别,用损失函数法和极点稳态图确定模型阶次,并用实测的功率谱密度验证了所识别模态参数的准确性,在0～100 Hz的频带范围内,误差减少到了3.6%,与常规STD法相比,改进STD法明显提高了模态参数的识别精度。分析结果表明,望远镜塔架第3阶和第4阶的模态阻尼比相对较小,为塔架的薄弱频率,此结果可以作为动力学修改和望远镜主动控制减振系统调试的依据。     

基于多尺度线调频基稀疏信号分解的时变系统模态参数识别

在多尺度线调频基稀疏信号分解的基础上,提出一种时变系统的模态参数识别方法。该方法先采用多尺度线调频基稀疏信号分解方法对多自由度线性时变振动系统响应信号进行分解,将其分解成多个单模态振动响应信号并得到单模态振动响应信号的瞬时频率;再根据单模态振动响应信号的包络和瞬时频率识别系统的模态频率与模态阻尼比。多自由度线性时变振动系统模态参数的识别算例表明,与经验模态分解等时频分析方法比较,该方法能有效克服系统振动响应信号分解时的模态混淆问题,识别精度高,抗噪性能好,是一种有较大工程应用前景的多自由度线性时变振动系统模态参数识别方法。     

随机减量法在工作模态参数识别中的应用研究

实际工程应用中施加于结构的激励及其响应信号难以测量,不能用传统的识别方法提取结构的模态参数。研究了运用随机减量法从易得的结构的随机响应中提取某种自由响应信号,然后利用小波变换识别模态参数。实验通过对悬臂梁的模态参数识别,结果表明随机减量法在模态参数识别过程中的适用性及用该方法获取的模态参数具有很高的精度。     

基于模糊优化下离散误差非线性参数识别方法研究

根据结构系统动态特性分析的模糊性,试验测试数据和离散误差选择的模糊性,提出了一种基于模糊优化下解决离散误差信号非线性参数识别的思想和方法。根据模糊数学权函数理论,建立模糊优化函数,推导出一种适用于动态结构系统响应信号高精度参数识别方法——离散误差信号模糊优化非线性参数识别算法。作为实例,对MG1432B整机的动态特性进行模糊分析,并将其响应信号测试数据进行模糊优化非线性参数识别,从而精确地识别出九阶模态参数,并绘出相应点的幅、相频拟合曲线。验证结果说明,此方法具有较高的识别精度和工程应用价值。     

矩形舵面应变模态测试中的传感器优化布置

针对矩形舵面结构应变模态测试中信噪比低、模态阶次遗漏等问题,研究了应变传感器的优化布置方法。首先,建立应变传感器布置的动力学模型;其次,基于应变振型,研究了有效独立法（effective independence, 简称EI）、MinMAC法（minimize modal assurance criteria,简称MinMAC）和奇异值分解法（singular value decomposition,简称SVD）的应用;最后,利用振动台对矩形舵面模型进行了实验验证。结果表明：测点优化前,应变响应信号缺少第2阶模态信息,应变振型向量正交性差;测点优化后,根据应变响应信号能够准确识别第2阶固有频率和阻尼比,振型向量的正交性得到改善。该优化后结果验证了传感器优化布置的必要性和有效性。     

结构响应ARMA模型的建立途径与分频段模态参数识别

本文在对机械结构振动响应的时间序列建立ARMA模型前,先对时序进行了去趋势处理和正态性、平稳性检验。由于采用了分频段模态参数识别技术,用自行设计的数字滤波软件将时序滤波,从而降低了模型阶次,减少了计算机时和占用内存,并且提高了对小能量模态的识别精度。建模采用以矩法和最小二乘法相结合的方式,避免了发散,加快了收敛。全套程序在实验室考证和对某雷达结构的应用中均取得了较满意的结果。     

SL500/HZ超精密平面磨床的试验模态分析

为了改善S1500/HZ超精密平面磨床的动态性能,应用模态分析的基本理论,得出了试验模态分析的理论和方法.根据SL500/HZ超精密平面磨床的实际工作状态和试验的实际环境条件,采用脉冲锤击法对SL500/HZ超精密平面磨床进行了试验模态分析,得到了该机床结构的前8阶模态参数和模态振型,然后对所得模态参数进行了参数识别,...     

一种模态弱响应且模态密集的参数识别方法

针对运行模态分析中响应信号数据样本较短、模态密集,以及弱响应信号淹没在大噪声中,系统模态难以全部辨识的问题,提出了联合相关函数与传递率识别系统模态参数的方法(联合方法),该方法先应用传递率近似频响函数获取系统弱响应频率特征函数,然后再通过小波变换进行模态识别。运用随机激励下的GARTEUR飞机模型仿真运行状态的输出进行了数值仿真实验。结果表明:相比于多参考最小二乘复频域法,联合方法不仅能提高模态频率的识别精度,而且还能极大地提高阻尼比的识别精度,尤其是传递率对模态密集的弱响应模态识别结果良好。     

基于变时基技术的印制电路板试验模态

印制电路板的模态频率和模态振型反映了其自身结构的模态参数,对印制电路板的工作状态和疲劳特性优化设计有着重要影响。本文采用锤击法对某电子设备的印制电路板进行了模态试验和分析。首先,采用变时基技术采集了印制电路板激励信号和响应信号;然后,通过预试验分析了不同锤头的激励范围和感兴趣带宽,确定了合适的锤头;最后,对采集的数据进行了模态分析得出了8阶模态参数(频率和阻尼),并验证了模态参数的准确性。     

基于多点脉冲激励的主轴系统运行模态分析方法

主轴系统的模态参数是加工稳定性预测及参数优化等的重要依据。针对主轴系统难以实施有效激励的问题,提出了基于多点脉冲激励的运行模态分析(Operational modal analysis,OMA)方法,对刀具、刀柄及主轴分别施加脉冲激励,获取测点的振动响应及互相关函数,采用多参考最小二乘复指数法(poly-reference least square complex exponential method,pLSCE)识别了模态参数。通过模态置信判据方法剔除识别过程所衍生的虚假模态,提高了模态参数识别的准确性。与锤击模态试验结果的对比表明,识别的固有频率与阻尼比的最大相对误差分别为4.57%和11.02%,一致性较好,表明由多点激励下响应信号的互相关函数可准确识别主轴系统模态参数,为主轴系统运行模态分析提供了一种新思路。     

基于奇异值分解的ERA改进算法及模态定阶

研究了一种基于奇异值分解的ERA改进算法和模态定阶方法。在奇异值分解基础上,根据选定阶次在动态系统中所占比重,提出一种模态定阶指标——奇异值百分比,将该指标应用在改进后的特征系统算法中。首先,利用脉冲响应信号构造初始Hankel矩阵,对此矩阵进行奇异值分解生成去噪后的信号矩阵;其次,根据Cadzow算法重构Hankel矩阵;最后,利用奇异值指标确定模态阶次。通过仿真算例验证了改进后的特征系统实现算法具有良好的抗噪能力,利用定阶指标能有效确定模态阶次、剔除虚假模态,对于阻尼识别精度更高。应用该方法对某三厢车排气系统进行了模态参数识别,通过与LMS系统识别结果比较验证了方法的准确性。     

基于响应面法的滑动结合面动态特性参数优化识别

针对机床滑动结合面动态特性参数识别困难和现有方法模型复杂、计算量大等问题,提出了基于实验模态分析和响应面法的动态特性参数优化识别方法。通过试验设计获取样本点构造滑动结合面的多项式响应面模型,以响应面的计算结果与实验模态分析结果的相对误差构造目标函数,采用自适应模拟退火算法优化求解,从而识别出滑动结合面的动态特性参数。以机床动态特性分析实验台上立柱导轨与滑座间的滑动结合面为实例进行了建模、实验、参数识别等分析。结果表明,采用所提出的方法可实现较高的识别精度,可显著提高识别效率。     

大型往复压缩机的试验模态分析

往复压缩机在石油化工领域有着重要作用,为了有效地控制压缩机运行时产生的振动,通过锤击法测试了一台大型往复压缩机的模态参数,采用单点激励多点响应法进行测试,复模态单自由度法进行模态参数识别.结果表明:该压缩机的前6阶模态主要为机身整体或其中一列的摆动或扭转运动.研究结果可以为大型往复压缩机的结构设计和振动控制提供指导.     

机床整机试验模态分析

为提升机床的动态特性,进而提高机床加工精度,稳定性和抗振性,首先对某机床进行模态试验,分别采用最小二乘复指数法和最小二乘复频域法识别模态参数,并对识别结果和识别效果进行对比分析,得出准确的低阶固有频率,阻尼比和模态振型。再根据振型分析确定了机床加工精度低的主要原因和薄弱环节,并提出相应的改进意见,为动力学优化设计指明方向。     

模态参数识别的时域新方法及其应用

提出了一种用于非同步采样的模态参数识别的时域新方法。该法克服了工程中常用的ＩＴＤ模态参数识别法要求对各测点的自由响应信号同步采样,即多测点时,需要多个Ａ／Ｄ变换器的缺陷。本法只需一个Ａ／Ｄ变换器,即可对测得的多个信号进行循环采样,得到一个时间序列,经济、简便。本文经理论推导,给出模态参数识别计算式,通过计算机仿真验证其正确性,并用于水轮发电机组主要部件的参数识别,得到的结果与频域法识别得到模态参数是一致的。     

环境激励下高桩码头物理模型模态实验

建立高桩码头物理模型,进行环境激励下的模态实验研究.利用特征系统实现算法(eigensystem realizationalgorithm,简称ERA),结合自然激励技术(natural excitation technique,简称NExT),即NExT-ERA模态识别方法编写模态识别程序来识别物理模型的模态参数,并与有限元模型的计算结果进行对比分析.研究结果表明,物理模型实验值与有限元计算结果相比,二者数值接近,误差很小,说明NExT-ERA模态识别方法能够应用于环境激励下高桩码头的模态识别.环境载荷激励下结构的动力响应信号较弱,结构的高阶模态一般无法激出,某些数据识别出的模态参数存在“漏阶”现象,因此结合有限元模型进行分析非常必要.     

交叉杆型并联机床的动力学性能研究

并联机床是一种20世纪90年代问世的新型数控加工装备,其机床刀具-夹具系统以及各杆的模态参数,对切削加工过程有着很大的影响.采用频响函数法,在BJ-04-02(A)交叉杆型并联机床上通过试验测定了Fraisa刀具和BT40C刀具夹头系统的模态参数以及6条腿的动态响应,为进一步加工零件和开展工艺研究奠定了必要的基础.     

电动负载模拟器摩擦模型参数辨识方法

随机子空间算法作为模态参数识别算法中的主要方法之一,虽然被广泛运用于实际桥梁结构的模态参数识别中,但其依然存在一定的缺陷。基于此,针对其存在的三大问题：系统定阶难、只适用于时不变结构以及真实模态筛选存在主观性,笔者提出了相应的解决方法。首先,利用“奇异熵增量一阶导数法”实现系统阶次的智能化判定;其次,引入“滑窗技术”对输入信号进行划窗处理,实现时变结构的参数识别;然后,基于真实模态存在的一般规律,并通过建立相似矩阵实现真实模态的辨识;最后,将信号采集、信号预处理和改进随机子空间算法进行有效结合,运用于某大型斜拉桥振动台试验以验证所提算法的可靠性。结果表明：所提算法能运用于桥梁的健康监测中,且识别结果具有可信性。     

改进随机子空间算法在桥梁结构中的运用

随机子空间算法作为模态参数识别算法中的主要方法之一,虽然被广泛运用于实际桥梁结构的模态参数识别中,但其依然存在一定的缺陷。基于此,针对其存在的三大问题:系统定阶难、只适用于时不变结构以及真实模态筛选存在主观性,笔者提出了相应的解决方法。首先,利用"奇异熵增量一阶导数法"实现系统阶次的智能化判定;其次,引入"滑窗技术"对输入信号进行划窗处理,实现时变结构的参数识别;然后,基于真实模态存在的一般规律,并通过建立相似矩阵实现真实模态的辨识;最后,将信号采集、信号预处理和改进随机子空间算法进行有效结合,运用于某大型斜拉桥振动台试验以验证所提算法的可靠性。结果表明:所提算法能运用于桥梁的健康监测中,且识别结果具有可信性。     

振动水翼低阶振型的阻尼特性试验研究

水力机械过流部件与环境流体相互作用产生的附加质量和阻尼效应,对其动力响应特性有显著影响。本研究重点测量了空气和水中振动水翼前四阶振型的阻尼特性参数。通过在水翼前缘嵌入一个压电片施加激励,采用激光测振仪和水翼尾缘的压电片同时获取振动响应信号并相互校准,构建了叶片式结构模态参数测试系统。将压电片信号作为基准信号,同步激光测振仪的多点响应信号,提出了一种单振型测量方法。重点分析了对数衰减法、希尔伯特变换法、共振放大法、半功率带宽法和圆圈拟合法五种常用的阻尼比识别方法。结果表明：五种阻尼比识别方法的精度和不确定度在同一量级,综合比较后认为,对于自由振动响应信号推荐采用对数衰减法,强迫振动响应信号则推荐采用半功率带宽法;空气和水中在同一振型条件下,水翼不同位置点的阻尼比基本保持不变,最大偏差为5.8%;相比空气环境,水中水翼各阶固有频率下降率在6.49%～26.73%之间,各阶模态对应的振型未见明显差异;水中振动水翼阻尼比变化趋势依赖于具体振型,其中,1阶弯曲、1阶扭转和1阶弯扭振型对应的阻尼比分别增大13.09%、8.61%和14.34%,但2阶弯曲振型对应的阻尼比则减小16.25%。