EMD和小波变换在结构模态参数辨识中的应用

针对希尔伯特-黄变换方法在振动信号处理中不能有效地进行模态解耦的缺点,提出一种将经验模式分解和小波变换相结合的结构模态参数辨识方法．首先利用经验模式分解方法对结构响应信号进行分解,获得多个本征模函数以完成结构模态的筛选过程,并根据模态筛选得到的本征模函数进行信号重构;然后对重构信号进行Morlet小波变换和模态解耦,获得信号小波变换系数的瞬时幅值和瞬时相位拟合曲线,并在此基础上计算出结构的各阶模态频率、阻尼和振型．结果表明,利用小波变换对本征模函数的叠加信号进行参数辨识代替对单个本征模函数进行希尔伯特变换,更能有效地进行模态解耦,从而获得更为准确的结构模态参数信息．     

虚假模态参数识别试验研究

为有效识别试验模态分析过程中的虚假模态和轴对称结构中的密集模态,对铝合金薄壳截锥壳卫星适配器样机的动态特性进行试验研究. 采用电磁激振器进行激励和压电加速度传感器采集响应,获得结构整体频响函数. 采用多项式方法拟合试验曲线,识别结构的模态参数. 系统比较单输入单输出、单输入多输出、多输入多输出等方法对频响函数曲线中密集模态参数识别的影响,并对比分析试验结果与有限元仿真结果,进一步识别试验测试曲线中的虚假模态参数. 试验结果表明:多输入多输出法更有利于分离轴对称结构的密集模态,试验获得铝合金截锥壳卫星适配器的前10阶固有模态;激振器安装不当导致频响函数曲线中存在虚假模态;对轻质结构进行试验模态分析时,需要考虑激振器的附加质量和附加刚度影响.     

梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性

为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性,建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真,提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法;此外,为提高模态分析效率,引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明:梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致;仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%,所述模态仿真和阻尼计算方法有效,最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.     

经验模态分解与水上地震反射数据处理方法

受水流及船舶发动机干扰,水域地震反射法勘探资料判别异常体存在很大的困难,本文采用经验模态分解方法获得地震记录的多阶本征模态函数,每一阶本征模态函数代表了信号在某一特征尺度上的信息,为地震数据的处理和解释提供了更多的参考信息。实例证明,基于经验模态分解的地震反射数据处理方法,有助于压制随机噪声,提高地震反射数据的解释精度和准确性。     

模态参数识别的单位脉冲响应函数法

本文详细地阐述了模态参数识别的单位脉冲响应函数法的原理和应用.在此方法中引入了“模态置信因子”的概念,用在此基础上编制的计算机程序,由单位脉冲响应的试验数据,实际地计算了机床主轴系统的模态参数.     

基于最优特征的改进经验模态分解方法

针对经验模态分解(EMD)过程中存在的模态混叠等问题,提出了一种基于最优特征的自适应白噪声平均总体经验模态分解方法。该方法采用基于边界局部均值延拓的方法抑制端点效应问题,同时,在经验模态分解的每个阶段自适应地添加有限次白噪声,保证在平均次数相对少的情况下,通过计算唯一残余分量来获取信号的固有模态函数,从而避免了模态混叠问题的产生。通过分析仿真信号和实测信号,证明了该方法对模态混叠现象有一定的抑制作用,同时可有效避免端点效应问题的产生。     

结构高频振动模态密度的点导纳数值计算

从测试模态密度的点导纳法原理出发,研究了结构模态密度的数值计算方法。通过有限元谐响应分析,得到结构的响应位移和响应速度,并计算出点导纳的实部,然后利用点导纳实部与模态密度的关系得到结构的模态密度。用这种方法对梁、平板、圆柱壳的模态密度进行计算,与理论值或AutoSEA2计算结果的比较表明了点导纳数值计算方法在高频范围内求解精度较高,且避免了复杂的解析计算过程,是一种简便有效的求解模态密度的方法。     

模态密度计算精度对车内噪声预测精度的影响

阐述了模态密度的基本理论,给出了曲面曲率变化时模态密度的半经验计算公式。建立了某国产轿车的统计能量分析模型,计算了各简化子系统的模态密度,并采用FEA方法对车身各子系统的模态密度进行了计算,将简化子系统时计算的模态密度与FEA计算的模态密度进行了对比分析。分析预测了车速为100km/h时车内驾驶员耳旁噪声的1/3倍频程频谱,并将采用简化子系统计算模态密度时的车内噪声1/3倍频程频谱和采用FEA方法计算模态密度时的车内噪声1/3倍频程频谱分别与试验测量结果进行了对比,分析了各子系统模态密度的计算精度对车内噪声预测精度的影响。结果表明,准确获取车身各个子系统的模态密度可以有效地提高SEA模型预测精度,使车内噪声预测误差在1dB(A)以内,满足工程上在汽车产品开发设计阶段对车内中高频噪声分析预测的要求,可为汽车产品开发设计阶段的声学设计提供参考。     

线性系统模态参数识别的递推子空间辨识方法

为了解决系统模型的在线辨识,一种用于线性时变系统辨识的递推子空间辨识方法,能够实现对系统状态空间模型的在线递推估计.通过应用阵列信号处理中的传播函数方法,代替了子空间辨识中的奇异值分解,得到一种基于传播函数方法的递推子空间算法.该算法避免了奇异值分解计算量大的缺点,可以有效地降低计算量.最后通过Ansys建立线性系统模型,仿真结果表明,该方法能够降低计算量并且能准确地辨识出线性系统的模态参数.     

基于插值和加窗傅里叶变换的曲率模态提取算法

在通过测量振动参数的变化来检测结构裂纹的方法中,曲率模态法是较为有效的一种。曲率模态通常由中心差分法求取位移模态的2阶导数来获得,但由于模态的测量比较困难,分辨率和精度较低,所以差分法计算误差较大。针对该情况,引入插值和加窗傅里叶变换算法来计算曲率模态,并通过带裂纹悬臂梁的测量实验进行验证。同中心差分法进行对比可知:提出的算法能大幅提升计算的精度,准确地判断裂纹的所在位置。     

利用实模态修改方法进行复模态参数修改

在进行结构修改时，实模态方法比复模态方法计算工作量小很多，但它仅适用于无阻尼或比例粘性阻尼情况。论述了两种模态理论的统一性并依此从复模态参数中近似提取比实模态参数，用实模态方法修改复模态参数。应用表明，特征值的修改结果与理论值误差很小，特征向量误差大一些，阻尼比的预测尚需研究。     

基于部件模态综合理论的拉索-阻尼器系统的模型降阶

基于部件模态综合理论,将拉索和阻尼器看作两个子结构,则安装阻尼器的拉索振动可以表示为静态约束模态和低频主模态的线性组合。考虑拉索抗弯刚度,推导结构的约束模态和主模态函数,并利用Galerkin方法得到以模态坐标为未知量的常微分运动方程。当仅考虑约束模态和1阶主模态时,根据复模态理论研究线性粘滞阻尼器参数与拉索-阻尼器系统的1阶模态参数的关系。通过与精确解的比较证明该降阶模型的有效性。此外,当忽略拉索抗弯刚度时,仿真分析表明,与目前常用的Johnson降阶模型相比,文中给出的降阶模型更为简便,计算的精度也略高些。     

基于传递函数有理分式的模态参数识别算法研究

为降低多参考点模态参数识别过程中系数矩阵的计算精度损失,利用传递函数有理分式模型,在正交多项式识别算法的基础上提出一种改进的模态参数识别方法,并给出该算法的实现流程和稳定图的建立方法;通过实测算例对所提出的方法进行验证。结果表明,该方法有效地识别模态参数,并简化参数的计算过程,提高识别效率。该结论将对采用模态参数识别结构的完整性研究提供借鉴。     

基于样条函数的在线时域实验模态分析

为实时获得精确的大型结构模态参数 ,以便于结构的实时安全监测和抗风、抗震研究 ,在传统的 ITD时域分析方法的基础上 ,提出利用三次样条函数微分方法从结构位移得到结构的速度和加速度响应 ,从而进行模态识别的新方法 ,克服了传统 ITD方法人工选择参数的不利影响 .通过对虎门大桥的模态分析结果表明 :利用该法所得模态数和精度与 FFT相比 ,更接近于有限元数值分析结果 ,可用作结构的实时模态分析和在线监测     

简化的舱段船壳模型试验模态分析

工厂加工的试验模型与设计模型有时存在一定的差异，致使试验模型的动态特性与设计模型的动态特性不一致，本文中用于振动主动控制实验研究的舱段船壳模型就属于这种情况。而舱段船壳模型的动态特性对于其振动主动控制研究是很重要的、应用锤击激励法和LMS，CADA—X结构动态测试与分析软件对简化的舱段船壳模型上部平板进行模态试验，得到了前六阶固有频率、阻尼和振型，经模态置信准则检验，所测试验模态参数真实有效．将试验模态参数与有限元计算模态参数比较分析，找出了试验模型的加工缺陷，即船壳模型上部平板存在初挠度，致使试验模态与有限元计算模态的某些阶模态参数存在很大差别。     

铁路车桥耦合振动模态法分析

以钢桁梁桥自由振动的模态和正则坐标作为桥跨结构振动的位移函数,将列车-钢桁梁桥作为一个系统,计算正则坐标下钢桁梁桥及车辆的总势能.基于弹性系统的总势能值不变原理及形成矩阵的对号入座法则,建立了车桥时变系统在正则坐标下的振动方程,有效减少了车桥振动的自由度和计算工作量.以某铁路为例,计算了连续钢桁梁桥车桥系统的振动响应,并用模态法和非模态法进行对比,最小误差为0.16%.     

环境激励下桥梁模态参数识别的频谱方法综述

首先,对基于频谱驱动的模态参数识别过程中的常用模型进行了梳理和总结。其次,讨论了两种最常用的频域识别技术,即峰值拾取法和复模态指示函数法,其中峰值拾取法是从输出测量谱的峰值中选择模态频率,而复模态指示函数法通过将频谱矩阵进行对角化实现结构模态参数的识别。此外,将复模态指示函数应用于功率谱密度,形成了频域分解方法。最后,讨论了多参考最小二乘复频域方法,该方法具有内存需求低、计算时间短以及自动化程度高等特征,因此其在桥梁结构的模态参数识别中具有良好的应用前景。     

基于模态分析的印制电路板振动可靠性研究

采用有限元方法对印制电路板进行了模态分析,依据有效模态质量和模态振型分析了振动环境下配制电路板的薄弱环节．根据印制电路板的特点建立了有限元模型,通过模态分析得到了各阶固有频率与固有振型,然后利用有效模态质量找出了对系统响应影响较大的各阶模态．模态分析结果显示,该印制电路板的固有频率偏低．本文从安装方式和印制电路板材料属性方面分析了提高印制电路板固有频率的方法,通过改进设计能够有效地提高其振动可靠性．     

带有对接加载的混合界面模态综合法

把对接加载的部件主模态、剩余模态和约束模态引入混合界面模态综合法,改善了李兹基的质量,提高了运算的精度．     

数控车床尾架箱体的自由模态分析

分析了CK78XX数控车床尾架箱体的自由模态,应用有限元模态分析方法（FEM）对箱体进行了模态参数（固有频率、刚度、振型）的计算,并与模态试验的结果进行对照以保证有限元模型的正确.计算出的前12阶模态与模态试验的结果相吻合,说明有限元模型的正确性,为下一步箱体的动力修改和动态优化设计提供了必要的依据