基于VMD和广义Morse小波的结构瞬时频率识别

提出了基于变分模态分解和广义Morse小波相结合的时变结构瞬时频率识别方法。首先,针对噪音干扰问题,提出了快速阈值迭代算法,通过将信号转换到小波域,利用信号稀疏特性进行降噪;然后,提出了基于变分模态分解和广义Morse小波的时变参数识别理论,采用数值算例验证了提出方法的有效性和精度;最后,设计了一个具有时变特性的移动小车试验,进行模态试验对结构有限元模型进行校正。采集小车通过主梁时的应变和加速度响应,由应变数据估算小车不同时刻在梁上的位置,对加速度响应数据进行分析识别结构的瞬时频率,与有限元计算的结果进行对比分析。结果表明,提出的方法可以有效准确地识别时变结构瞬时频率。     

机车车辆运动稳定性动态检测的时变阻尼比方法

为了研究在途检测车辆运行的动态稳定性问题,在分析机车车辆动力学响应特点的基础上,基于响应信号的非平稳特征提出一种动态检测车辆运动稳定性的时变阻尼比的新方法。该方法的核心是对横向振动加速进行改进经验模式分解,得到信号的基本模式分量。分别对信号的基本模式分量进行归一化希尔伯特变换得到模式分量对应的瞬时频率和瞬时幅值,应用瞬时幅值和瞬时频率计算该模式下信号的时变阻尼比。由时变阻尼比的正负来判断车辆的运行稳定性,正的时变阻尼比表明车辆运行稳定,零或负时频阻尼比表明车辆运行失稳,负的时频阻尼比的绝对值大小表明了车辆失稳的严重程度。通过仿真算例和线路实测信号对该方法进行理论和试验验证,结果表明该方法能够从响应信号中准确、有效地捕捉系统稳定性的动态时变特征,为机车车辆运动稳定性的在途监测提供有效方法。     

基于改进同步提取GST的结构瞬时频率识别

为了提高结构振动响应信号时频分析及瞬时参数识别的精度,对广义S变换（generalized S?transform,简称GST）进行改进,结合同步提取算法,提出了一种新形式的同步提取广义S变换。利用单自由度Duffing非线性系统和两层剪切框架结构模型的数值算例验证了该方法的正确性。设计时变拉索试验,分别采集结构在线性和正弦拉力变化下的加速度响应信号,利用改进同步提取广义S变换对信号进行瞬时频率识别,进一步验证了该方法的准确性。数值模拟和试验结果表明,该方法能有效识别非线性结构和时变结构的瞬时频率,具有较好的稳定性。     

基于模态测试的航空管道动力学响应实验与分析

航空管道是影响飞行安全的关键件之一,针对其动力学特性分析中阻尼比的影响问题,对某航空铝合金管道采用MIMO模态测试,得到其前八阶模态频率和阻尼比;对该管道施加瞬态激励,得到不同点处的时域响应数据;考虑了传感器的附加质量,计算了模态频率,分别基于恒定阻尼比和实验得到的模态阻尼比模型,分析了管道瞬态动力学响应特性,并与实测响应数据进行对比分析。结果表明:采用模态阻尼比计算得到的管道动力学响应不论是响应时间还是响应大小都更接近于实测值,对于航空管道这种安全性要求很高的结构,应尽可能采用模态阻尼比进行计算分析。     

基于改进MCSSD的时变系统模态参数识别

对于参数时变的多自由度系统,基于多尺度线性调频原子稀疏信号分解及多项式相位信号参数估计理论,提出一种时变系统的模态参数识别方法。该方法先对多自由度时变振动系统响应信号划分二进制动态时间支撑区并形成多尺度线性调频原子库,再按时间支撑区顺序提取节点频率,最后根据单模态响应信号的包络和瞬时频率估计值识别系统的模态频率。刚度和阻尼线性变化与周期变化2种情况下的参数识别仿真算例表明,所提出的方法具有较高的识别精度和重要的工程应用前景。     

基于同步提取和时频系数模极值的瞬时频率识别

针对时频系数模极大值脊线提取算法难以精确识别含噪响应信号瞬时频率的特点,提出一种同步提取和时频系数模极大值相结合的时变结构响应信号瞬时频率识别方法.首先,采用同步提取算法将瞬时频率锁定在一定范围内,避免了人工选择搜索范围的随意性;其次,在锁定的曲带范围内逐点搜索时频系数模极大值,最终得到高精度的时频脊线和瞬时频率曲线....     

基于Hilbert变换的裂纹叶片时变物理参数识别

为了获得准确的时变物理参数以便于建立模型和故障诊断,将基于Hilbert变换的方法用于裂纹叶片的参数识别。将裂纹悬臂梁的一阶弯曲振动简化为一个具有时变刚度和阻尼的单自由度系统,并搭建实验台,用Hilbert变换分析实验测得响应信号和激励信号得到时变刚度和阻尼,实验结果验证了该方法的有效性。根据识别结果进一步对原有物理参数模型进行修正,并在一定范围内研究新模型中参数随外界条件的变化情况。数值计算结果表明,由修正后的模型得到的系统响应特性与实验观察到的现象一致。     

通过整体叶盘切缝的振动抑制方法初探

针对航空发动机整体叶盘设计在进一步降低发动机质量、减少连接件复杂性的同时，也带来阻尼不足引起的振动问题，首先，提出了一种基于叶盘切缝并辅以填充物的方法，使系统在振动过程中产生非弹性碰撞能量损耗以及填充材料的阻尼损耗，从而为整体叶盘振动提供额外的阻尼；其次，建立了切缝整体叶盘与切缝填充后的时变参数动力学简化模型；最后，分别从仿真与实验的角度对切缝整体叶盘与切缝填充后的自由振动响应进行了分析，并利用希尔伯特变换法，识别了整体叶盘结构的瞬时频率以及瞬时阻尼比。结果表明，整体叶盘切缝的碰撞与填充物可以增加系统阻尼，能够起到抑制振动的作用。     

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。     

含干摩擦耗散结构的非线性模态分析方法研究

建立了含干摩擦耗散特性的阻尼器结构非线性模态高效分析方法。以干摩擦梁模型为例,综合采用多谐波平衡法及雅可比矩阵快速计算方法,实现含干摩擦梁模型的非线性模态高效分析,提出通过模态应变能法对非线性模态阻尼比计算结果进行验证的技术途径。结果表明：所建立的含干摩擦耗散特性结构的非线性模态高效分析方法能够有效揭示非线性模态频率与非线性模态阻尼比的振幅相关特性,可以直接评估干摩擦阻尼能力,为后期干摩擦装置的动力学设计和优化提供理论指导。     

磁流变阻尼器振动特性研究

对磁流变阻尼器振动系统模型建立振动微分方程,分析稳态响应后振幅与阻尼和频率的函数关系。用磁流变阻尼器的振动数据建立ARMA(2,1)时间序列模型,由二阶模型转换计算振动系统阻尼比、无阻尼固有频率和响应时间。     

时变参数下锥齿轮摩擦功率损失计算研究

分析了多个与齿轮相关及摩擦相关模型,推导建立了计算锥齿轮啮合过程中瞬时滑动功率损失的时变模型。基于锥齿轮传动过程中实际啮合齿数,分析锥齿轮啮合面的受力情况,将此受力分析结果与实际工况下轮齿油膜厚度比相结合,得到了锥齿轮传动过程中各润滑状态与各摩擦功率损失影响因素的关系。为了避免将啮合线离散计算摩擦功率损失时所导致的原理误差,建立了以时间为变量的锥齿轮摩擦功耗的数学模型。利用时变齿间载荷模型解决了由齿面几何复杂度导致的齿间载荷难以确定这一难题。仿真结果表明:瞬时滑动功率损失时变模型的仿真结果与实验测得真实结果相一致,所建锥齿轮啮合过程中瞬时滑动功率损失时变模型具有较高的精度。     

基于遗传算法的平板叶片阻尼识别

航空发动机叶片的阻尼预测对叶片裂纹故障诊断、结构动力学分析等有重要的意义。通过平板叶片振动阻尼测量试验,获取不同平板叶片在不同冲量撞击作用下的振动响应信号,采用基于遗传算法的模型参数辨识方法对其响应信号进行辨识以获取其振动参数。分析结果表明,平板叶片的实测振动信号的振幅及衰减时间随撞击物的冲量变化而变化;对于小阻尼叶片,参数辨识法比一般方法计算的阻尼值更准确;同一叶片受不同冲量作用,其阻尼比保持不变;在相同冲量作用下,随着叶片结构尺寸变化,其阻尼比也相应改变。     

用时序分析法进行振动结构参数识别——实验部分

本文应用时间序列分析方法对一个转子—轴承—基础框架系统模型的无阻尼固有频率和阻尼比进行识别,用伪随机信号对上述模型进行激振,在 PS—600数据处理系统上进行处理,用 FORTRAN—PS600语言编制了计算程序,用频率分段处理的方法得到振动系统的特征值,其结果与传统的正弦激振和曲线拟名的结果作了比较,两者吻合。为了进一步模拟工程实际情况,撤去激振系统,将轴运转,在稳态下记录框架和轴承座响应,同样用本方法进行参数识别,并将结果与锤击法及上述方法所得结果作比较,证实了本方法能成功地“在线”识别振动系统在运行工况下的真实动力特性,并体现了本方法的可靠性和优越性。     

结构动力有限元的模态阻尼比单元阻尼建模法

针对工程结构动力学建模过程中几种已有的阻尼模型的不足,提出了一种基于模态阻尼比的单元阻尼建模法,以实现对具有分布式阻尼特性的复杂工程结构的精准动力建模,并提出了一种统一的阻尼模型的定量评价方法和评价指标.通过标准测试案例的数值测试,比较了这些阻尼建模法的性能差异.结果表明,阻尼特性单元化比总体考虑的阻尼特性更趋合理,而单元化阻尼比法则在控制结构总体模态阻尼比方面具有优势,适用于非经典和复杂阻尼情形.     

基于实测数据的车轨耦合模型更新方法

提出了一种适用于车轨耦合系统的模型更新方法,其更新过程主要由两大步骤来实现:a.更新列车运行速度;b.更新扣件刚度。首先,建立了地铁列车车轨耦合系统模型,采用迭代的方法求解系统动力响应;其次,选取地铁普通整体道床轨道线路开展测试以获得现场实测数据,随后利用车轨耦合系统模型发现钢轨位移动力响应受扣件刚度影响较为明显,而受扣件阻尼影响较小。更新列车运行速度的主要目的是使激振主频更加吻合现场实测状况,在此基础上更新扣件刚度可使频域幅值更为接近。钢轨位移动力响应的频谱由列车周期荷载的一阶多次频率控制,这是由于轨道结构的多点连续支承特性所造成的。通过对比模型更新后的模拟结果与测试结果,验证了所提模型更新方法的可行性。研究结果表明,更新列车运行速度及扣件刚度是进行地铁列车与轨道耦合系统模型更新的有效方法之一。     

机械阻抗方法在振动分析中的应用 Ⅶ 振动模态参数识别(图解方法)

机械阻抗测试最重要的应用之一,就是由测试数据确定结构振动模态参数,叫做试验模态分析。这也是结构动力学中系统识别技术,即由振动测试数据建立结构动态数学模型的基本内容,称为模态参数识别。有了整个系统的模态参数(模态频率、阻尼,振型和质量),即可得出激振点和响应点的传递函数解析表达式,从而可用于已知动载的动力响应计算;也可用于动力稳定性分析。对于飞行器,加上气动力(气动阻尼和气动刚度),还可用来进行颤振分析;有了亚临界风     

结合面切向动态特性参数的改进Levy法识别及验证研究

对Levy法进行了改进,通过对阻尼比的迭代实现结合面动态特性参数的识别。实验表明,该方法对刚度和阻尼比都有较高的识别精度,其中对阻尼比的精确识别是该方法最大的优点。同时研究了基于ANSYS的结合面动态特性参数的验证方法,并通过将改进的Levy法识别得到的参数代入到ANSYS验证模型中,计算得到的结合面固有频率与实测频率误差小于6%,峰值误差为50%左右,说明了识别参数的有效性以及验证方法的可靠性。     

支持式管母线风致振动数值仿真分析

支持式管母线在野外长期服役期间经常遇到风致振动的问题。本文采用数值模拟方法,对支持式管母线抗强风振动特性及阻尼对振动的影响进行了分析。计算了管母线简化模型的固有频率和振型以及受到风荷载作用时的变形特征,采用静态算法和动态算法对比分析了阻尼线对管母线抗风振动所起到的作用。进而对支持式管母线全尺寸结构在风荷载作用下的动态特性进行了计算,分析了阻尼线及管母线结构阻尼对抗风振动的影响。结果表明,理想条件下,阻尼线能有效减小受风载后管母线简化模型的振动变形,但在真实全尺寸管母线结构中,由结构连接等形成的结构阻尼比阻尼线对管母线抗风振动的效果更为显著,有无阻尼线对真实结构振动特性不产生明显区别。     

高耸塔式结构动力特性设计与测试

为了满足上置设备工作需要,高耸塔式结构基频要大于某一给定数值。通过对结构基频计算公式和结构变形曲线分析,增大结构基频应以降低结构顶部质量和提高结构底部刚度为主的频率调整基本原则。基于空间有限元理论,通过模态分析获得了结构的频率和振型。利用环境激励下结构振动模态参数识别方法对雷达塔进行动力检测。采用模态识别法求出结构的前三阶频率、振型和阻尼值。引入模态置信因子和标准化模态差准则,对计算振型数据和实测振型数据进行分析比较,以验证有限元计算的准确性。该研究成果为深入研究高耸塔式结构频率调整、准确预测结构的动力响应提供可靠依据。