随机减量法在斜拉桥拉索模态参数识别中的应用

斜拉桥拉索模态参数(固有频率、阻尼比)在索力测试、拉索减振、实时控制等方面起着重要作用。文中利用随机减量技术从岳阳洞庭桥环境激励下拾取的拉索的加速度响应中分离出自由衰减振动加速度响应信号，将获取的加速度响应信号表达为一理论形式，综合运用参数识别、最优估计理论，识别出拉索的模态参数，与理论值吻合良好。本文方法简单，试验容易实施，具有工程实用价值。数字仿真与工程测试结果表明了方法的有效性和可行性。     

基于小波变换方法的材料小阻尼识别

基于连续小波变换实现了对振动系统的小阻尼识别。该方法基本原理为通过对系统自由衰减响应的小波系数取极大获取小波脊,借助小波脊理论确定系统的各阶模态频率与指数衰减系数iζωni,采取求中值的方法获取衰减稳定段的参数,进而识别出各阶模态阻尼比。与HT法相比,该方法具有较高的稳定性和识别精度,仿真结果表明,无噪声时识别误差为0.023%,30%噪声时识别的最大误差为3.49%,而且研究中发现阻尼识别的误差与信号采样频率相关。进行了LY12材料的阻尼测试试验,根据试验测试数据对阻尼识别的结果,证明了本文方法的有效性。     

桥梁工作模态分析中阻尼比识别的离散性研究

准确识别阻尼比一直是桥梁结构模态参数识别的难题。为研究工作模态分析中识别的阻尼比离散性问题,总结了现有的代表性的频域、时域和时频分析的阻尼比识别方法,指出了各种方法导致识别结果不准确的原因。以一个预应力混凝土连续梁桥的工作模态分析为例,分析了阻尼比识别的结果,研究了减小识别的阻尼比离散性的方法。结果表明:相对频率而言,阻尼比识别结果离散程度较高;在混合自由振动响应的情况下,通过增加采样时间,能改善阻尼比识别离散较大的问题,提高识别精度;利用振动水平较低的随机振动响应识别的阻尼比离散性较小。     

风力机柔性叶片模态气动阻尼分析方法研究

针对大型水平轴风力机柔性叶片的模态气动阻尼数值分析方法进行研究。运用多体系统动力学建模方法和风力机叶片空气动力学模型,建立柔性叶片的气弹耦合方程,在求解此方程得出叶片在某运行工况下的气弹响应基础上,结合柔性叶片振动模态参数包括模态频率、模态向量和模态质量等物理量的识别和振动能量损失法,即计算气动力在叶片振动周期内所做的功,导出叶片模态气动阻尼比计算式,建立叶片挥舞、摆振各阶模态气动阻尼比分析流程。算例分析某柔性叶片在多种稳态风速下一阶模态气动阻尼比,表明所建立分析方法的有效性和可靠性。为大型风力机柔性叶片气动阻尼特性和气弹稳定性分析提供了有效的分析手段。     

利用小波去噪和HHT的模态参数识别

提出了基于小波去噪和HHT的模态参数识别方法,以改善模态参数识别的精度.该方法先利用小波进行信号去噪,克服噪声对EMD分解的影响,以减少EMD分解过程的计算量和分解层数,对去噪后的信号进行EMD分解提取单模态的自由响应,然后利用自由响应的Hilberr变换识别模态固有频率和阻尼比.利用该方法对某振动台简支梁系统进行了模态参数识别,结果表明在噪声干扰下,该方法识别模态参数的精度较高,特别是阻尼比识别精度高.     

基于环境激励的桥梁模态参数识别

介绍了获取桥梁模态参数的试验手段,阐述了环境激励的桥梁模态参数的识别方法,通过移动测量方法测试了基于环境激励的某桥梁,并采用自功率谱、互功率谱和相干函数分析,识别了桥梁振动的前3阶振动频率、阻尼比和振型。结果表明,试验得到的桥梁模态参数与设计参数基本相同,桥梁性能良好。     

离心式风机含裂纹叶片的试验模态分析

针对离心式风机含裂纹叶片振动特性,搭建了风机在自由悬挂状态下的试验模态分析平台,分别在无裂纹和不同裂纹深度等8种情况下对叶片固有频率及模态振型进行了试验研究。经试验研究与数据分析得:离心式风机叶轮结构固有频率随裂纹深度的增加而单调下降;裂纹越深,固有频率下降越快。该结论为风机叶片故障监测与诊断提供了基础。     

高速列车铝型材模态参数识别及阻尼影响分析

为准确辨识像波纹状铝型材板这样的"空腔铝型板"结构模态,利用力锤敲击方法,获取激励点与响应点之间的频率响应函数并进行模态参数识别。模态参数识别过程中,首先获取了复模态指示函数法、稳态图法两种方法的识别结果,结合声振试验探讨识别结果中声腔模态对结构模态的影响,利用模态判定准则(MAC)验证模态重根;进而根据仿真频率和振型,对比两种模态参数识别结果的准确性;最后,基于仿真验证后的模态参数识别方法,探究阻尼材料对于铝型材模态密度和模态阻尼比的影响。结论表明:对波纹状铝型材板而言,复模态指示函数法结合声振试验分析可获取其真实模态;喷涂4 mm123WF阻尼材料后,模态阻尼比在整个频段内大大提高,模态密度在500 Hz、1 250 Hz和1 600 Hz频段内显著降低;结合我国高速列车车体板件振动实测频谱,建议车体顶板、边顶板、侧墙中部和侧板使用4 mm此类型阻尼材料。     

基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法

为了从结构脉冲响应信号中精确识别结构模态参数,提出一种基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法。首先对结构的脉冲响应信号进行经验模式分解,将结构多阶模态响应信号分解为与各单阶模态响应信号一一对应的分量,再对这些分量分别进行Laplace小波相关滤波便可准确识别结构的各阶模态参数。仿真信号的计算结果表明该方法可以得到精确的阻尼固有频率,并能准确地锁定阻尼比。悬臂梁力锤激励试验结果表明该方法在实际结构的模态参数识别中也非常有效。     

风机振动特性的模态试验与优化研究

针对某新批次风机出现振动和噪声超标等问题,应用AVANT-7008大型数据采集分析仪,对风机的整机、外框和网罩在不同转速工况下的振动时域和频域特性进行了研究,对风机组件进行自由悬挂模态试验的关键技术进行了归纳,提出了一种多传感器三轴向振动噪声采集和分析试验方法;同时结合Modal Genius模态仿真分析软件,根据实际传感器安放位置确定了模型数据驱动点,对风机外框自由悬挂模型的模态特性进行了研究,得到了外框的固有频率和主振型,分析了外框结构的主要脆弱点。研究结果表明:影响风机振动较大的频率范围为280 Hz～300 Hz之间及频率23.13 Hz附近(风机转速1 400 r/min时);横向振动比纵向振动幅度要大,且外框结构脆弱位置改进后,在X,Y和Z向上的振动噪声明显降低,验证了设计的模态试验方案的有效性。     

密集模态分离及其参数识别方法研究

针对密集模态参数识别精度差的问题,分析造成识别精度低的原因.根据影响模态混叠程度的固有频率和阻尼比两大因素,定义衡量模态间混叠程度的模态密集度因子.基于化多模态参数识别问题为单模态参数识别问题的思想,提出加逆衰减指数窗与带通滤波相结合的密集模态分离方法,先将各模态近似提取出来,再用时频分析方法识别模态参数.研究相关处理去噪方法,理论证明小阻尼情况下相关处理去噪的模态参数不变性.通过仿真和实验验证方法的有效性和优越性.     

利用模态试验和有限元分析确定材料特性参数的方法

以某型号行星齿轮减速器的箱体前壳零件为研究对象,采用LMS模态测试系统进行锤击法自由模态试验,用模态分析软件LMS Test. Lab对采集到的数据进行处理,识别出零件的前8阶固有频率和阻尼比,根据模态置信准则对得到的模态结果进行验证。结果表明,试验模态参数识别结果可靠。由于箱体具体材料、牌号未知,不能建立准确的有限元模型,而利用数值模拟和试验结合的手段,采用多因子正交试验法制定了试验参数组,最终得到了可靠的材料属性参数。     

电动服装剪裁机的振动实验分析

本文利用锤击激振实验测试方法和微机动态信号测试与分析技术，对电动服装剪裁机进行了振动实验分析，确定了该机振动的频率结构和振动类型；并在对振动信号传函分析的基础上，利用Ｎｙｑｕｉｓｔ曲线拟合方法进行模态识别，得到其各阶固有频率及阻尼比等参数，为电动服装剪裁机动态性能的改进提供了有益的参考．     

基于跑车余振的混凝土梁桥阻尼比估算方法

分析了混凝土梁桥跑车余振信号的特点,提出桥梁自由衰减振动分段幅值估算阻尼比的方法,以提高阻尼比的识别精度。该方法通过对结构余振信号分段截取做FFT变换,利用相邻两块数据的幅值求得其阻尼比。仿真分析比较了该方法与传统半功率点法估算结构阻尼比的精度,结果表明该方法在有限衰减数据长度内精度优于传统半功率点法。利用该方法对某混凝土连续刚构桥的跑车余振信号进行阻尼比识别,得到前两阶竖弯频率对应的阻尼比,识别结果稳定,可作为该桥的实际阻尼比。     

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。     

基于递归理论的泵站压力管道运行状态监测

为了准确地识别建筑结构的模态参数,提出了一种基于多重信号分类算法（multiple signal classification,简称MUSIC）、经验小波变换（empirical wavelet transform,简称EWT）和同步提取小波变换（synchroextracting transform ,简称SET）的结构模态参数识别方法。首先,通过MUSIC-EWT对实测振动信号进行分解;其次,使用SET对单模态信号进行去噪处理;然后,采用自然环境激励技术（natural excitation technique,简称NExT）得到单模态信号的自由衰减响应;最后,利用Hilbert变换（hilbert transform,简称HT）和曲线拟合获得结构的自振频率和阻尼比。通过三层框架结构的数值模拟验证了该方法的准确性和鲁棒性。利用该方法对台风“达维”作用下广州中信广场的实测加速度数据进行分析,并将估计的结构模态参数和其他识别方法的分析结果进行对比,进一步证明了该方法的准确性和鲁棒性。     

基于ICA独立分量分析的模态参数识别研究

阐述了模态识别原理和独立分量分析原理,说明了ICA混叠矩阵与模态频率之间的对应关系,将信号处理技术应用于机械系统动力学问题中。对XXX型弹体涂镀层厚度检测仪机架进行试验模态分析,对获取的振动信号采用不同的算法提取出机架的固有频率并进行对比,结果证明,基于ICA方法的模态参数识别方法可以得到较好的识别。获得的模态参数结果对于降低检测仪振动、保证检测仪稳定运行具有重要价值。研究结果对于仅可测得响应的机械系统模态参数识别问题,具有一定理论和实际意义。     

高速列车齿轮箱箱体在位模态识别

通过台架试验识别出高速列车齿轮箱装配状态下箱体的模态参数。试验中齿轮箱装配于实际的轮对系统并且模拟齿轮箱在转向架构架上的实际约束。采用多频带平稳随机激励,运用Poly MAX方法完成齿轮箱箱体前六阶模态参数(包括模态频率、阻尼比、振型)的识别,对比试验结果与仿真计算,两者相一致,表明参数识别可靠。对于模态参数识别过程中出现的虚假模态,通过在不同激励点的锤击试验获得轴、齿轮箱、轴箱等部件的响应,分析轴-齿轮箱、轴箱-齿轮箱、轴-轴箱等子系统之间的传递函数,确定虚假模态主要振动来源并探究车轴、轴箱等零部件对台架试验中齿轮箱箱体振动响应的影响。采用连续小波变换和奇异值分解相结合的方法弱化能量值较低的虚假模态,进一步提高箱体在位模态参数识别的准确性。     

支撑条件对钢轨模态参数影响研究

钢轨的振动形态直接影响着铁路轮轨的接触状态,不同的支撑条件对钢轨的振动有着较大的影响.本文应用模态分析和有限元理论研究了钢轨不同支撑条件对钢轨固有频率和振型的影响.应用环境激励下模态参数识别方法对钢轨在不同支撑条件下的模态参数进行了识别.针对四种支撑方式,分别得到了模态参数,通过理论和试验分析表明,不同的支撑方式对轨道模态参数有较大影响.这一结论为合理铺设轨道提供依据.