跨声速风洞颤振试验模型激振与数据处理方法研究

简述了几种主要激励方法在颤振实验中的优缺点,分别用瞬态激励、有限带宽白噪声激励和单频激励进行地面模态实验,测量机翼模型的振动响应,并用STD、ARMA和复指数模态参数识别等时域方法识别固有频率和模态阻尼,通过与软件计算结果对比分析得知,实测的固有频率与计算结果吻合很好.     

一种新的模态置信因子

如何确切地鉴别噪声模态是模态参数Ibrahim时域识别法实用中的主要障碍之一。本文提出一种新的模态置信因子——“模态幅值因子”(MAF)来改善这一状况。计算机模拟试验结果表明效果良好。此外,它还能指示自由振动数据中各模态分量和噪声分量的能量分配关系;给出系统模态识别精度的估计和处置方案的提示。这将有助于这种识别技术的实用化。     

结构系统复模态参数的识别

本文根据复模态有关理论,分析了复模态传递函数和频响函数的特性,介绍了由频响数据识别复模态参数的导纳圆拟合法,提出了由加速度频响数据识别复模态参数的分步迭代法。文中还给出了两种方法模态识别的结果,并进行了比较和分析。     

LLE算法的模态识别及影响因素研究

局部线性嵌入算法(LLE)是一种实现对高维数据降维的流形学习算法,可基于结构响应数据进行模态参数识别,算法的噪声敏感度和稳定性对参数识别精度具有重要影响。本文以一块复合材料板为研究对象,利用LLE算法对其振动响应数据进行降维处理从而实现模态识别,重点分析了该算法的噪声敏感度和其在不同采样频率下的流形特征稳定性,同时利用模态置信准则(MAC)衡量LLE算法提取得到的振型与有限元振型的相关性。结果表明,利用LLE算法识别的模态参数具有较高的精度,且LLE算法具有较强的抗噪声干扰能力,采样频率对LLE算法的影响与采样定理相一致。     

用卡尔曼滤渡技术识别振动系统参数

本文提出了利用卡尔曼滤波技术识别线性定常振动系统参数的方法。 首先,将系统动力学方程转化为离散的可观标准型状态方程;为了应用卡尔曼滤波技术,再将一个单输入多输出系统的标准型参数识别问题转化为若干个单输入单输出系统的状态估计问题。接着,介绍了三组实用的滤波公式以及选取滤波键所需的初始信息的方法。然后,列出了由滤波得到的标准型参数求得振动系统的复模态参数和固有模态参数所用的转换公式。最后讨论了本文所提出的方法,并给出了一个模型的模拟试验结果。     

基于复模态模型修正方法的磁悬浮轴承支承参数识别

针对较大阻尼的磁轴承-转子系统,采用复模态模型修正技术,识别其支承刚度和阻尼参数.结合通用有限元软件NASTRAN与工程软件MATLAB,以实际磁轴承-转子系统为例,应用复模态实验数据识别得到了转子悬浮静止时磁轴承的刚度和阻尼参数,使得修正后有限元计算与实验数据之间的频率相对误差在10%以内,阻尼比相对误差也得到改善.研究表明,所提出的基于复模态的模型修正方法对具有较大阻尼的磁轴承支承刚度和阻尼参数识别是非常有效的.     

飞行器典型结构中频分析参数识别及建模技术研究

以飞行器典型结构件为对象开展了中频力学环境预示参数识别及建模技术研究。设计了中频混合模型实验件,开展了统计能量分析参数获取实验,通过实验数据识别出了模态密度、内损耗因子等统计能量参数,可为统计能量子系统的模型修正提供输入。采用FE-SEA方法建立了噪声环境下实验件的混合模型,通过识别出的参数对中频混合模型进行了模型修正,获得了较准确的分析模型。开展了实验件在噪声环境下的响应分析,得到了实验件各部分子系统的振动响应,并与混响室噪声实验数据进行了对比分析,预示结果与实验结果吻合较好,验证了中频混合方法建模的合理性。     

结构振动系统复模态参数识别的裾部影响消除法

本文提出一种多自由度结构振动系统复模态参数识别的新方法——裾部影响消除法。该法具有原理清晰、简单、占用计算机内存量少、运算速度快、可方便地利用微计算机以人机对话方式进行多自由度复模态参数识别等特点。本文将论述该法原理,介绍微计算机程序,并给出实际应用结果。     

ITD时域识别法和自由振动信息综合

研究了动力系统模态参数的ITD(Ibrahim Time Domain)识别法原理,指出它的实质在于自由振动函数列阵u(t)按模式以最小二乘拟合矩阵A和B。讨论了以虚拟站扩展有效测量站和设置过量待识别模态吸收测量噪声的细节。 提出了自由振动信息综合的概念。指出:在测量站位置和数量一定的条件下,不同来源的位移、速度和加速度自由振动时间历程或它们的时移后的时间历程的线性组合,都可以作为一个供识别计算用的“自由振动”。这样,在一次识别计算中,将可以充分利用手头有的一次或多次实测数椐,使模态参数识别更完全或提高信噪比。重点研究了一次自由振动数据的综合:自由振动信息随机减量,并提出设置一个新的用户选择参数NRNDEC(Number of Random Decrement Times)——随机减量次数。 提出了两种检验识别得的模态参数可靠性的方案:1.在实测自由振动信息中混入若干个人为的“检验模态”;2.模态分量因子识别和自由振动预计。前者是把计算机模拟识别试验成果用于实际识别的桥梁,很简单,但很直观,很有效。     

逐步扩阶双递推时域法的结构模态试验

本文研究了如何利用自由响应的数据来识别振动系统的模态参数,对于用时域法来做实际结构模态试验所存在的几个技术问题作了探讨,并对两个实际结构——桨叶和汽车车架进行了识别,文中描述了识别过程,给出了识别结果。     

锥壳结构动态特性试验分析

为得到某锥壳构件的动态特性进行了模态试验,对得到的频响函数通过最小二乘复指数和多参考最小二乘复频域等方法进行模态参数识别,识别结果与有限元计算结果进行比较,得出了锥壳结构的动态特性,通过比较识别结果,说明了模态识别方法的适用性。     

关于复模态理论的几个问题

对一个具有一般粘性阻尼的n个自由度的线性振动系统的研究需要用到复模态理论。本文论述了复模态理论中的若干问题,证明了复模态参数的一些重要性质,定义了实广义参数(广义质量,广义阻尼率等),导出了实系数矩阵形式的系统传递函数,还定义了系统的共振频率。所有这些定义和公式都兼容实模态理论中对应的定义和公式。     

用遥测数据识别飞行外声场

给出了一种用遥测数据通过混响室噪声试验识别飞行外声场的方法,并提供了一个实例。该方法以遥测加速度功率谱为控制谱,以遥测点为响应测量点,通过噪声试验调节外声场声谱,使测量点的响应与控制谱一致,识别出飞行外声场。共识别了起飞段和跨音速段两种外声场。实例给出了某火箭某次遥测数据及识别外声场,并将识别外声场与该火箭另次飞行的实测外声场进行了比较。比较表明,识别外声场与实测外声场总声压级最大相差5.2dB,谱型振动能量分布存在较大差别。作为有限条件下(仅有遥测数据)获取外声场的一种方法,并以此外声场作为输入载荷对试件进行故障分析和振动环境获取,从飞行结果看,该方法是可行有效的。     

联机模态识别技术和复模态参数识别的迭代方法

本文以某航天器太阳电池板模态试验为例,论述了用导纳圆拟合法联机模态识别的原理及其程序的设计,简单介绍了联机模态识别的测试技术和频响数椐的选取原则,还论述了复模态参数识别的迭代方法。文中给出了两种方法的模态识别结果,并进行了比较。     

识别结构模态参数的Prony方法

该文讨论利用多点自由衰减响应测量数据识别结构模态参数的Prony识别方法。为了解决噪声干扰情况下的参数估计有偏性和定阶问题,采用了扩阶特征矩阵法的思想。文中对Prony模态参数识别方法的理论和实施过程进行了阐述,并应用Prony方法对某仪器舱模型进行了模态参数识别。     

阻尼系统的振动分析

本文讨论粘性阻尼线性系统的振动问题。阐述了复模态理论,分析了系统自由振动在复特征向量空间内的特性。并用状态空间法讨论了系统的脉冲响应矩阵和传递函数矩阵,分析了它们的响应特性和共振的概念。     

从测量的速度导纳识别振动系统的模态参数

根据速度导纳的固有特点,作者首先提出了拟合实测的速度导纳数据来识别模态参数的方法。几个数字例子和实验结果表明: 1) 能精确地获得离散系统的模态参数,也能获得较好精度的连续系统的模态参数; 2) 不仅能应用于比例阻尼系统,而且亦能应用于非比例阻尼系统; 3) 特别适合于模态十分密集的情况,如两个相邻模态阻尼比十分接近且频率分离比(f_(r+1—f_r)/f_r 0.001的条件下,也能获得较满意的结果。 在所研究的频率范围内,实测的和识别的速度导纳都表示在同一复平面内(速度导纳图),以便比较。 本文还引用了无量纲频率,致使此方法适用的频率范围扩充到20KHz以上。     

试探非比例阻尼线性振动系统的参数识别

本文提供了用复频率、复振型识别非比例阻尼线性振动系统参数的方法。主要内容有: 1.用复频率、复振型建立自由振动状态方程。 2.用已建立的自由振动状态方程确定系统的固有频率、固有振型。 3.引入用实验得到的柔度矩阵,建立强迫振动状态方程及确定系统的M,K、C。 4.为了验证所提出方法的可靠性,进行了两个计算机模拟实验,结果与正确解符合甚好。     

多体系统结构动力学建模

在多体系统结构动力学建模方法研究中引入了柔性多体系统动力学空间算子代数和子结构综合分析方法,将多体系统划分为由铰链连接的部件或单一零件组成的子件,用有限元分析和模态分析方法求解各子件的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵。再通过动力学空间算子代数,将各子件模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵递推到基础坐标下,构成整个系统的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵,以此建立整个多体系统结构动力学模型。同时,由于动力学空间算子代数运用了K a lm an滤波和B ryson-F raz ier平滑波技巧,在一定程度上消除了白噪声,在结构动力学运算过程中也避免了大量的重复计算,提高了数值精度。此建模方法是一种高效、高精度建模方法,它为多体系统结构动力学研究提供了一种新的建模方法。     

振动参数时域识别的理论与方法

本文研究了振动系统参数时域识别的理论基础和方法,其结果适用于一般线性非对称多变量系统。利用状态空间法导出了采样振动系统差分模型;建立了Z-变换域的模态分析理论,得到了各参数之间的解析关系,并提出了一个新的辨识方法。最后,给出了一个实例。