对称结构模态振型的Zernike矩描述方法

讨论了利用Zernike矩描述对称结构模态振型的方法,通过对结构的模态振型数据进行Zernike矩变换,将其分解成一系列Zernike矩的线性组合,而每一个Zernike矩反映模态振型的一部分形状特征.不同特征矩的线性组合,可以代表各阶模态的振型.在此基础上进一步提出了确定Zernike多项式最高阶数的方法,并讨论了Zernike矩描述对称结构模态振型的方法及其去噪声的能力.通过对简单圆盘结构的仿真实例研究,验证了应用Zernike矩描述对称结构模态振型的优越性.结果表明;利用Zernike矩描述对称结构的模态振型可以更有效地描述对称结构的模态,包括重模态,同时还能有效地消除测试数据中噪声的影响,对进一步实现对称结构有限元模型修正和模型确认具有重要的应用价值.     

模态迭代技术的试验研究

矩阵迭代法是振动系统获得模态的经典的数值方法,通常应用于有限元软件或其他数值分析领域.把该方法推广到试验模态技术领域,提出试验模态迭代法,通过假设振型以确定激振力,再激发稳态响应,数次迭代可以获得结构的模态振型.与现行结构共振试验获得模态振型思想完全不同的是,该方法同时调节激振器的激振幅值与相位,经过极少的试验周期,获得振型;振型的纯度仅仅与共振频率的试验精度有关,并且试验实现的复杂性与激振器数量无关.根据本技术进行纯模态共振试验,能极大地降低激振力调整工作量.     

非对称制动压力对汽车低频制动尖叫的影响

针对汽车制动尖叫问题,建立汽车制动器有限元模型并基于能量馈入法开展其非对称性和对称性制动压力下的复模态数值仿真.结果 表明,耦合子系统的相对馈入能量能直接反映出各子部件的振型情况,当整体系统相对馈入能量的值接近0时,对应频率的复模态就无法被激发.对称性压力能够有效地降低活塞-卡钳的相对馈入能量,使制动器的复模态振型以制...     

曼型干式煤气柜动力特性分析及风振响应主要贡献模态识别

曼型干式煤气柜不同于一般空间结构,其动力特性十分复杂,作为研究其频域内风振响应的基础,首先通过建立精细化有限元模型研究其在不同工况下的动力特性;其次,分别计算背景、共振响应振型能量参与系数,并按降序排列,选取结构风振响应的主要模态;最后,通过选取模态进行频域计算并与传统频域计算方法(完全二次振型叠加,CQC法)对比。结果表明:结构自振频率分布密集;动力特性受活塞位置及内部气压影响较大;背景、共振响应振型能量参与系数能准确反映各阶模态能量对响应总能量的贡献程度;通过振型能量参与系数法确定的主要模态进行频域分析具有计算效率高,计算精度可控的优点。     

不同激励方式火炮结构试验模态分析研究

本文分别采用力锤激励、发动机激励和射击载荷激励的3种激励方法对某自行火炮进行了试验模态分析,分别得到了火炮低阶固有频率和振型.尽管激励方式不同,激励能量相差较大,但是固有频率和振型的结果几乎一样,即固有频率不随激励方式的不同而变化.试验得到的俯仰振动固有频率偏差只有0.13Hz,其相对误差只有3.6%.试验结果表明,尽管力锤激励的能量较小,火炮结构存在非线性因素,但是力锤激励法试验结果能反映射击工况下火炮的固有特性,实际火炮结构满足试验模态分析的线性假设.     

抑制失谐星载天线振动局部化的失谐优化及控制改善

为了抑制随机失谐星载天线结构的振动局部化及其导致的振动控制失效问题,建立了径向肋天线结构的单肋多自由度集中参数模型,提出了一种衡量结构整体振动模态品质的局部化因子;分析了失谐肋的安装顺序对结构整体模态振型的影响,利用遗传算法对失谐肋的安装顺序进行了减振优化,并评估了失谐优化对天线振动控制系统性能的提升。结果表明,对于一组具有特定随机失谐参数的径向肋,基于本文的模态局部化因子和智能搜索算法可以快速、准确地得到其最优或近似最优安装顺序,不仅能大大改善天线整体振动模态品质、降低结构振动响应,还能提高天线结构控制系统效能。     

基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置

为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优化。实例分析表明,采用该方法所得的传感器布置方案用多种准则进行评价的结果都较好,既能保证测量振型向量的正交性,又能保证扩阶振型的准确性,并且有较强的抗噪声性能,是一种适合桥梁结构的较为理想的传感器优化布置算法。     

一种聚类优化的传感器布置方法研究EI北大核心CSCD

复杂结构试验/理论振型的匹配是模态参数型修正过程的重要内容。以测量并获取用于模态参数识别的最佳信息为目标,实现布置在结构上有限数量的传感器能有效避免信息冗余,提出了一种聚类优化的传感器布置方法。根据结构模态中各自由度振型的动力相似性,应用k-means聚类算法对自由度进行自动集结并分类。采用有效独立法分别从各聚类自由度中搜索出模态分辨率最高的传感器位置作为实际的测量位置。最后通过一个悬臂梁、一个悬臂薄板的数值分析和一个旋转滤光轮组件的模态测试试验对该优化布置方法进行验证。分析结果表明,这种方法能有效选出独立敏感性测点,并且具有较高的搜索效率。     

一种聚类优化的传感器布置方法研究

复杂结构试验/理论振型的匹配是模态参数型修正过程的重要内容。以测量并获取用于模态参数识别的最佳信息为目标,实现布置在结构上有限数量的传感器能有效避免信息冗余,提出了一种聚类优化的传感器布置方法。根据结构模态中各自由度振型的动力相似性,应用k-means聚类算法对自由度进行自动集结并分类。采用有效独立法分别从各聚类自由度中搜索出模态分辨率最高的传感器位置作为实际的测量位置。最后通过一个悬臂梁、一个悬臂薄板的数值分析和一个旋转滤光轮组件的模态测试试验对该优化布置方法进行验证。分析结果表明,这种方法能有效选出独立敏感性测点,并且具有较高的搜索效率。     

齿轮泵声辐射性能仿真分析与结构优化

在软件Hypermesh中建立齿轮泵结构有限元模型,提取其结构模态;在软件LMS. Virtual. Lab中,结合齿轮泵的模态,得出泵体模态的频率响应和节点加速度;在声学边界元模块中,利用直接边界元法计算标准场点处的声学响应;分析得出泵的声辐射性能与其模态振型相关,提出结构改进方案,以改善模态振型,从而降低泵的辐射噪声。     

基于整数编码遗传算法的传感器优化配置研究

动态测试中,为了将传感器配置在合理的自由度上,以便充分反映结构的动力特性,需对传感器进行优化配置。本文分别以模态置信度矩阵、Fisher信息阵和它们的组合为优化准则,采用整数编码遗传算法,探讨了单目标和多目标优化的传感器优化配置问题。通过与现有的模态动能法、有效独立法及基于QR分解的逐步累积法进行比较,传感器优化配置的结果表明整数编码遗传算法优于上述三种现有方法。     

基于自适应引力算法的桥梁监测传感器优化布置

针对桥梁健康监测中传感器布置优化问题,提出了一种基于自适应引力算法的传感器优化布置方法。以模态置信准则为基础,构造满足传感器优化布置的适应度函数;针对引力搜索算法开发能力不足,对衰减因子α进行了自适应改进。搜索初期α较小,粒子以较大步长进行全局搜索,增强了算法的搜索效率;搜索后期α较大,粒子以较小的步长进行局部搜索,提高了算法的搜索能力,避免落入局部极值点。改进后的自适应引力算法通过双重编码的方式,使算法可以解决离散型的传感器布置问题;以马水河大桥为例,验证算法的可行性。结果表明,改进后的算法有很好的寻优能力,能够准确高效的确定传感器优化位置。     

基于有效独立的改进传感器优化布置方法研究

随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)。运用模态动能准则、平均加速度幅值准则、Fisher信息矩阵准则、截断模态矩阵条件数准则、模态置信准则评价并比较上述两种方法及有效独立法、模态动能法、有效独立驱动点留数法和有效独立驱动点残差法。实际钢井字梁采光顶结构算例结果表明,本文提出的有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)在考虑截断模态线性独立的同时都能自动选择具有较高平均动态响应和模态动能的测点位置,有较强的抗噪声性能,在六种方法中布置结果最为有效。     

沉管隧道健康监测试验中传感器位置的优选

基于单节沉管隧道缩比模型在地震激励作用下的健康监测试验,借助商业有限元软件ANSYS对单节隧道缩比模型进行等代地震荷载下的平面应变分析和整体模态分析,得到传感器优化布置初选点.再利用遗传算法对初选点进行优化排序,得到传感器优化布置的最终方案.该方法与EFI法传感器优化布置结果吻合较好.该方法对于大型结构的传感器优化布局有一定的借鉴作用.     

基于多目标遗传算法的传感器优化布点研究

针对目前桥梁模态试验中传感器布点优化都是基于单一准则下的研究的局限性,提出采用双准则或多准则下的传感器优化布点研究,该方法改进了以往布点优化中单一目标最优的限制,转而寻求多准则下的优化布点的满意解,而非真正严格数学意义上的最优解。采用Pareto遗传算法,设计了相应的遗传算子和编码方案,成功求解了双准则下传感器最优布点问题,优化结束时,成功给出了一组pareto最优解的前沿面,进而证明了提出的方法是可行的。     

基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究

针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,并将传统的模拟退火算法改良后,作为一个独立的算子置于遗传算法进化过程中;为了避免出现过早收敛的现象,引入了自适应交叉和变异概率。算例结果表明该混合算法对传感器数目与位置同时实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。     

基于模态应变能分布的压电致动器/传感器位置优化遗传算法

本文由线弹性压电结构有限元动力方程,推导了压电智能结构的振动控制方程。建立了准确模拟层合压电结构动力行为的有限元模型。基于主结构模态应变能分布提出了一种新的优化目标函数,将压电致动器/传感器位置编号作为优化变量,建立了离散变量表示的智能结构优化问题,并通过二进制编码的遗传算法（GA）求解了该最优问题。以四边固支复合层合压电智能板为数值算例,采用比例反馈控制, 研究了最优位置配置致动器/传感器智能结构目标模态的控制效果。数值结果表明基于模态应变能分布的遗传算法所得优化解具有较好的振动控制效果。     

电流变夹层板控制系统的传感器优化布置

为了解决ER夹层板系统的模态控制的实用性问题,研究了悬臂板模态坐标估计和传感器定位问题。按照变刚度模态控制算法的要求,给出了离散坐标下模态坐标估计的方法;根据连续结构的振型分析,分析传感器定位计算,建立了数学优化模型;按照模态动能法初步筛选后,枚举得到传感器优化布置方案,并且从估计精度和控制效果两个角度进行了布置方案的算例验证。结果表明,优化的传感器布置能在较少的数目下,模态坐标估计满足模态控制算法的输入需求。     

斜拉桥传感器优化布点的研究

在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响。首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究。然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,对斜拉桥主梁上加速度传感器的最优布点进行了初步的探讨。结果表明:有限元模型和所监控模态振形的阶数对最优传感器布点的选取有较大的影响;用有效独立法对类似的斜拉桥进行优化布点计算时,能得到较为理想的布点方案。     

基于故障可诊断性的齿轮箱传感器优化布置

针对目前在优化传感器布置时对齿轮箱可能发生的故障信号是否能被识别与分离研究较少的情况,将故障可诊断性应用于齿轮箱传感器优化布置中,并运用奇异值比值、故障可诊断性、平均加速度幅值三个评价准则构成的综合指标评价不同布置方案,最终确定最优传感器布置方案。对齿轮箱进行模态分析,提取模态振型;再运用K均值聚类算法根据自由度在重要模态中振型的动力相似性进行分类;利用有效独立平均加速度幅值法初选测点;在这些节点位置处测得可能出现的故障信号,对其进行快速傅里叶变换,得到相应故障的频谱图,利用核密度估计求取对应故障的密度函数,再利用K-L散度判断各位置处的故障可诊断性;运用综合指标评价,确定最优方案。通过ZDH10型齿轮箱故障诊断试验台验证了所提方法的可行性。