本文關(guān)鍵詞：環(huán)境激勵下船舶結(jié)構(gòu)模態(tài)分析實驗與理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 目前船舶結(jié)構(gòu)振動已經(jīng)成為船舶結(jié)構(gòu)設計、試航以及交船的驗收指標之一,它對于船上結(jié)構(gòu)安全和人員、設備等正常工作有很大影響,因此研究船舶結(jié)構(gòu)振動模態(tài)分析以及振動控制方法具有重要意義。但傳統(tǒng)的實驗模態(tài)分析由于需要完整的激勵信息而存在諸多局限性,難以達到滿意的效果。 運行模態(tài)分析是一種僅基于環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)的響應來提取模態(tài)參數(shù)的方法,因其無需激勵設備,安全性好,不影響設備正常工作等特點成為國內(nèi)外研究的熱點。目前在土木、汽車及航天的振動分析領(lǐng)域應用較為廣泛,但在船舶結(jié)構(gòu)動態(tài)分析領(lǐng)域所見研究不多。本文重點研究了運行模態(tài)分析方法在船舶結(jié)構(gòu)振動分析中的應用可行性,根據(jù)艦船航行中所受激勵特點,研究提出了濾波-自互功率譜法來識別航行中船舶結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),并初步驗證了該方法的有效性和實用性。這對于推動運行模態(tài)分析方法在船舶結(jié)構(gòu)動態(tài)分析中的應用有重要意義。論文主要工作包括: 首先,研究、對比國內(nèi)外文獻和最新研究進展,綜述了運行模態(tài)分析的多種計算方法。討論了運行模態(tài)分析在船舶結(jié)構(gòu)振動分析中應用的可行性,并根據(jù)艦船航行所受環(huán)境激勵的特點,將其所受激勵假設為白噪聲和已知頻率的簡諧激勵同時存在的情況,突破了傳統(tǒng)運行模態(tài)分析方法白噪聲激勵的假設。 其次,學習信號處理、動態(tài)測試和模態(tài)分析等相關(guān)理論。根據(jù)船舶航行中所受激勵中含有明顯簡諧激勵的特點,提出使用帶阻數(shù)字濾波技術(shù),濾除已知的一個或多個確定頻率的激勵,減少其對結(jié)構(gòu)真實模態(tài)辨識的影響。將濾波方法與自互功率譜方法相結(jié)合,形成適用于船舶結(jié)構(gòu)在線模態(tài)分析的濾波-自互功率譜方法。 最后,對所研究的方法進行實驗驗證。首先,對簡支梁同時施加白噪聲和簡諧激勵,以此來模擬船舶航行所受激勵特點,并提取其模態(tài)參數(shù),從而驗證所研究方法的有效性。其次,對一艘航行中貨船的桅桿實測振動數(shù)據(jù)進行了處理和分析,使用濾波-自互功率譜法進行模態(tài)參數(shù)辨識,通過與有限元分析結(jié)果的對比,表明所研究的方法對運行船舶結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的識別是有效的,可行的。
【關(guān)鍵詞】：環(huán)境激勵 運行模態(tài)分析 船舶結(jié)構(gòu) 濾波-自互功率譜法
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：U662
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究意義與背景9-10
• 1.2 模態(tài)分析技術(shù)10-13
• 1.2.1 傳統(tǒng)模態(tài)分析技術(shù)11-12
• 1.2.2 運行模態(tài)分析技術(shù)12-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-16
• 2 運行模態(tài)識別方法綜述及其在船舶結(jié)構(gòu)振動分析中的應用16-31
• 2.1 時域方法16-23
• 2.1.1 隨機減量法16-17
• 2.1.2 ITD法17-18
• 2.1.3 最小二乘復指數(shù)法18-19
• 2.1.4 時間序列法19-20
• 2.1.5 NExT法20-21
• 2.1.6 特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法21-22
• 2.1.7 隨機子空間法22-23
• 2.2 頻域方法23
• 2.2.1 峰值拾取法23
• 2.2.2 頻域分解法23
• 2.3 聯(lián)合時頻域方法23-24
• 2.4 關(guān)鍵問題及研究趨勢24-26
• 2.4.1 關(guān)鍵問題24-25
• 2.4.2 國內(nèi)外研究趨勢25-26
• 2.5 環(huán)境激勵下船舶結(jié)構(gòu)模態(tài)分析的應用可行性26-30
• 2.5.1 航行中船舶所受激勵及假設26-29
• 2.5.2 應用可行性分析29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 3 船舶結(jié)構(gòu)運行模態(tài)分析理論及方法31-58
• 3.1 動態(tài)測試后處理31-38
• 3.1.1 模擬信號的采樣、量化和截斷31-33
• 3.1.2 快速傅里葉變換33-34
• 3.1.3 頻率混疊和采樣定理34-36
• 3.1.4 泄露和窗函數(shù)36-38
• 3.1.5 小結(jié)38
• 3.2 自互功率譜法38-51
• 3.2.1 頻響函數(shù)理論38-39
• 3.2.2 功率譜估計理論39-44
• 3.2.3 識別固有頻率44-48
• 3.2.4 計算阻尼比48-49
• 3.2.5 計算振型49-51
• 3.3 濾波-自互功率譜法51-57
• 3.3.1 數(shù)字濾波的頻域方法51-54
• 3.3.2 辨識過程54-56
• 3.3.3 濾波-自互功率譜法優(yōu)缺點及工程應用56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 4 實驗驗證58-78
• 4.1 簡支梁實驗58-68
• 4.1.1 實驗裝置及布置58-60
• 4.1.2 信號預處理及濾波60-61
• 4.1.3 識別固有頻率與阻尼比61-66
• 4.1.4 計算振型66-67
• 4.1.5 結(jié)果分析67-68
• 4.2 實船桅桿振動分析68-77
• 4.2.1 實驗條件68-69
• 4.2.2 信號分析及濾波69-72
• 4.2.3 模態(tài)參數(shù)辨識72-76
• 4.2.4 結(jié)果對比和分析76-77
• 4.3 本章小結(jié)77-78
• 5 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 論文工作總結(jié)78-79
• 5.2 論文工作展望79-80
• 參考文獻80-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況83-84
• 致謝84-85

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳科山;崔興斌;陶冬;鄭輝;;基于虛擬儀器的振動信號采集與處理系統(tǒng)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年22期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王若沖;船舶動力設備振動評估及故障特性提取研究[D];大連理工大學;2010年

2 崔興斌;鐵羅坪大橋數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設計[D];北京交通大學;2011年

3 查學雷;交會對接目標飛行器資源艙結(jié)構(gòu)改進設計[D];國防科學技術(shù)大學;2011年

4 李芒芒;風力機葉片機械損傷動態(tài)監(jiān)測方法與技術(shù)研究[D];長沙理工大學;2012年

  本文關(guān)鍵詞：環(huán)境激勵下船舶結(jié)構(gòu)模態(tài)分析實驗與理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：377702