本文選題：實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析 + 工作模態(tài)分析�。� 參考：《太原理工大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等為代表的信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程的各個(gè)領(lǐng)域,使得機(jī)電產(chǎn)品發(fā)生了重大變化。當(dāng)然,這些變化也包括為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供支撐的機(jī)械學(xué)科理論與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。近年來,上述研究取得了一系列重要成果,這些成果在機(jī)電產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)與設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要作用。根據(jù)系統(tǒng)辨識(shí)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本原理以及相應(yīng)的試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展起來的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(EMA)與工作模態(tài)分析(OMA)技術(shù)取得長(zhǎng)足的發(fā)展,從而幫助設(shè)計(jì)人員根據(jù)辨識(shí)模型更好地領(lǐng)悟?qū)ο髾C(jī)理,并將這些機(jī)理應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì),有力地促進(jìn)產(chǎn)品的原創(chuàng)性開發(fā)與設(shè)計(jì),并不斷地?cái)U(kuò)大它的應(yīng)用領(lǐng)域。 近年來工作模態(tài)分析在機(jī)械系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)以及運(yùn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷等方面獲得廣泛應(yīng)用,在應(yīng)用中也暴露出這些方法存在的問題與缺點(diǎn),必須解決這些問題才能使這種方法得到有效的工業(yè)應(yīng)用。本文研究適用于大型機(jī)械裝備與結(jié)構(gòu)的工作模態(tài)分析以及消除現(xiàn)有工作模態(tài)分析某些缺點(diǎn)的方法。研究的目的是：減少模態(tài)試驗(yàn)時(shí)間；允許最大限度地利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)；減少分析的復(fù)雜性,可以較容易地處理數(shù)據(jù)；適用于大型機(jī)械結(jié)構(gòu)模態(tài)試驗(yàn)存在的大量的傳感器、大阻尼、帶噪聲數(shù)據(jù)、短的數(shù)據(jù)記錄等情況；提高模態(tài)參數(shù)估計(jì)精度。為了達(dá)到上述目的,作者從模態(tài)試驗(yàn)與模態(tài)參數(shù)估計(jì)方法兩方面入手解決工作模態(tài)分析的有關(guān)問題,取得了重要成果,并成功應(yīng)用于大型工業(yè)裝備。 本文回顧了模態(tài)分析的基本理論與方法,包括實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(EMA)、工作模態(tài)分析(OMA)以及有外加輸入的模態(tài)分析方法(OMAX)。在OMAX架構(gòu)中討論了確定性貢獻(xiàn)的頻響函數(shù)估計(jì)和隨機(jī)貢獻(xiàn)的正功率譜估計(jì)。在此基礎(chǔ)上指出這些方法的局限與缺點(diǎn),作為展開本文研究的背景。 提出了一種基于循環(huán)倒譜的工作模態(tài)分析方法。該方法解除了輸入信號(hào)為白噪聲的假設(shè),提高了模態(tài)參數(shù)的辨識(shí)精度。使用循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的處理技術(shù)來分離響應(yīng)中由于循環(huán)平穩(wěn)輸入信號(hào)引起的成分,非常有效地將多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)降低為單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng),在倒譜域進(jìn)行曲線擬合,將輸入和傳遞函數(shù)分離開,識(shí)別出系統(tǒng)的諧振和反諧振,進(jìn)而得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。通過鋼梁試驗(yàn)對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證,并與EMA分析結(jié)果進(jìn)行比較。在這個(gè)試驗(yàn)中,精確估計(jì)了諧振頻率和振型,并且通過增加平均次數(shù)來降低估計(jì)的不精確性。 為了解決當(dāng)輸入激勵(lì)不是白噪聲時(shí)OMA過程中尺度丟失的問題,本文提出一種恢復(fù)模態(tài)振型之間的相對(duì)比例(尺度)和所有模態(tài)振型的全局比例(尺度)的簡(jiǎn)單方法,該方法建立在循環(huán)倒譜的基礎(chǔ)之上。這種方法包括通過響應(yīng)譜識(shí)別諧振與反諧振,并用以有限元模型。然后,通過有限元模型得到等效曲線,從而恢復(fù)頻率響應(yīng)函數(shù)的尺度。 針對(duì)大型機(jī)械結(jié)構(gòu)常常出現(xiàn)的由于工作或環(huán)境激勵(lì)的頻帶較窄,致使工作模態(tài)過程中丟失模態(tài)以及計(jì)算速度慢等問題,提出準(zhǔn)工作模態(tài)分析方法,即在大結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域結(jié)合使用可測(cè)量激勵(lì)力(類似于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析)的外加局部輔助激勵(lì)輸入的工作模態(tài)分析方法,并提出了適合于準(zhǔn)工作模態(tài)的基于參考的確定性隨機(jī)子空間混合辨識(shí)算法,提高了模態(tài)辨識(shí)的精度和速度。 為驗(yàn)證基于參考的確定性隨機(jī)的準(zhǔn)工作模態(tài)分析方法,將其應(yīng)用于工業(yè)振動(dòng)篩工作模態(tài)的綜合分析,精確地辨識(shí)了振動(dòng)篩的模態(tài)參數(shù),得到很好的效果,證明了該方法的魯棒性與可靠性。
[Abstract]:With the development of computer technology , network technology , communication technology and so on , the information technology is widely used in various fields of mechanical engineering . These changes also include the development of mechanical subject theory and application technology which support the design of products .

In recent years , the working modal analysis has been widely used in the dynamic analysis and design of mechanical systems and structures , as well as operation monitoring and fault diagnosis .
allowing maximum utilization of test data ;
the complexity of the analysis is reduced and data can be processed more easily ;
It is suitable for large number of sensors , large damping , noisy data and short data records .
In order to achieve the above - mentioned object , the author starts to solve the problem of working modal analysis from two aspects of modal test and modal parameter estimation , and has achieved important results and successfully applied to large - scale industrial equipment .

This paper reviews the basic theories and methods of modal analysis , including the experimental modal analysis ( EMA ) , the working modal analysis ( OMA ) and the modal analysis method ( OMAX ) with external input . In the OMAX architecture , we discuss the estimation of the frequency response function of the deterministic contribution and the positive power spectral estimation of the random contribution . On the basis of this , the limitations and disadvantages of these methods are pointed out as the background of the research .

This paper presents a working modal analysis method based on cyclic cepstrum . The method eliminates the assumption that input signal is white noise and improves the accuracy of modal parameter identification . In this experiment , multi - input multiple - output ( MIMO ) system is reduced to single - input multiple - output ( SIMO ) system . In this experiment , multiple - input multiple - output ( MIMO ) systems are effectively reduced to single - input multiple - output ( SIMO ) systems . In this experiment , the resonance and inverse resonance of the system are identified and compared with EMA analysis results . In this experiment , the resonance frequency and mode are accurately estimated , and the estimation accuracy is reduced by increasing the average number of times .

In order to solve the problem of scale loss in the OMA process when the input excitation is not white noise , this paper proposes a simple method of restoring the relative proportion ( scale ) between modal modes and the global scale ( scale ) of all modes modes . The method is based on the cyclic cepstrum . The method includes identifying the resonance and the inverse resonance by response spectrum , and using the finite element model . Then , the equivalent curve is obtained by the finite element model , so that the scale of the frequency response function is restored .

A quasi - working modal analysis method is proposed for large - scale mechanical structures due to the narrow frequency band excited by operation or environment , which leads to the loss of modes and the slow computation speed in the process of working modes .

In order to validate the quasi - working modal analysis method based on the reference - based deterministic stochastic , the modal parameters of the vibrating screen are accurately identified , the modal parameters of the vibrating screen are accurately identified , and the robustness and reliability of the method are proved .
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH113

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本文編號(hào)：1978169