【摘要】： 試驗?zāi)B(tài)分析技術(shù)是基于測試實驗建立和描述結(jié)構(gòu)振動特性的數(shù)學(xué)模型的過程。它提供了識別結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性參數(shù)的重要方法,在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)修改中起著重要的作用,而試驗?zāi)B(tài)分析的關(guān)鍵之處就是模態(tài)參數(shù)識別。因此,如何提高模態(tài)參數(shù)識別的精度以便更好的為結(jié)構(gòu)設(shè)計和修改服務(wù),一直是工程界積極探討的課題。 本文對試驗?zāi)B(tài)分析基本原理進行了深入研究,從提高參數(shù)識別精度出發(fā),分析了模態(tài)參數(shù)識別精度的影響因素。根據(jù)噪聲對頻響函數(shù)估計精度的影響,提出了頻響函數(shù)估計的最小二乘優(yōu)化算法;并分析了不同參數(shù)識別方法對參數(shù)識別精度的影響。同時,研究了應(yīng)用最為廣泛的分量分析法和正交多項式擬合法兩種識別方法,并分別實現(xiàn)了兩種方法的算法,通過實例對比了兩種識別方法的優(yōu)劣。為了得到更高精度的模態(tài)參數(shù),作為嘗試,本文還初步研究了基于小波去噪和HHT變換的模態(tài)參數(shù)識別方法,實例表明,該方法能夠得到更高精度的模態(tài)參數(shù)。 在研究了試驗?zāi)B(tài)分析基本原理,以及國內(nèi)外試驗?zāi)B(tài)分析軟件的基礎(chǔ)上,采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言Visual C++開發(fā)了機械結(jié)構(gòu)試驗?zāi)B(tài)分析的軟件系統(tǒng)。根據(jù)試驗?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)的構(gòu)成和主要功能把整個軟件系統(tǒng)劃分為四大功能模塊---結(jié)構(gòu)模型的建立模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、頻響函數(shù)分析模塊以及參數(shù)識別模塊。軟件采用多視圖設(shè)計思想,一個功能模塊對應(yīng)一個視圖,每個視圖有自己獨立操作的菜單和工具條。該軟件系統(tǒng)提供了三種試驗方法即單輸入單輸出的變激勵方法和變響應(yīng)方法以及單輸入多輸出的方法,參數(shù)識別模塊提供了分量分析法和正交多項式擬合法,并預(yù)留了增加新的參數(shù)識別算法的接口。 為了驗證試驗?zāi)B(tài)分析系統(tǒng)的正確性,對平板結(jié)構(gòu)進行試驗?zāi)B(tài)分析,并把模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果與ME’scopeVES軟件識別結(jié)果作對比,對比結(jié)果表明軟件的設(shè)計不僅正確而且參數(shù)識別精度和ME’scopeVES軟件識別精度一致。最后通過對振動臺簡支梁的實測試驗,采用本軟件進行了簡支梁試驗?zāi)B(tài)分析,得到了簡支梁的固有頻率、阻尼比和振型。
【圖文】：

（2.35）2.2.5 應(yīng)用實例圖2.5中a為一簡支梁結(jié)構(gòu)受到脈沖錘激勵后利用功率譜平均估計得到頻響函數(shù)幅值譜，此頻響函數(shù)曲線是根據(jù)離散頻響函數(shù)值構(gòu)造出來的，只有在離散點有值，同時由于噪聲信號的干擾，導(dǎo)致曲線不平滑。圖中可以看出在 50Hz 和 200Hz左右出現(xiàn)幅值峰值，說明結(jié)構(gòu)在這兩個頻率成分附近發(fā)生共振，即這兩個頻率附近存在結(jié)構(gòu)的固有頻率。若用此曲線來識別模態(tài)參數(shù)，必然影響到識別精度。圖 a中兩階模態(tài)離的較遠，，可以分段進行擬合。 圖 2.5 中 b、c 分別為利用最小二乘法優(yōu)化 a 中功率譜平均估計的頻響函數(shù)幅值譜。圖 b、c 明顯比圖 a 更平滑，峰值更明顯，并且在任意頻率點均能計算出頻響函數(shù)值。采用未優(yōu)化的頻響函數(shù)識別結(jié)果

不同的頻率通道。3）所提出的系統(tǒng)的統(tǒng)一動力學(xué)模型，為了減少對測量的信號先進行小波去噪提取自由響應(yīng)，，得到 IMF 分量，然后在 IMF 分量中選取各各階模態(tài)參數(shù)。模態(tài)參數(shù)識別的流程如圖 2.7 所構(gòu)在脈沖錘激勵下的響應(yīng)如圖 2.8 所示：圖 2.7 模態(tài)參數(shù)識別的流程圖2.7 Flow chart of modal parameters identification by using線性擬合頻率阻尼比幅值相角曲線HT單模態(tài)自由響應(yīng)IMF分量EMD小波去噪實測響應(yīng)信號自由響應(yīng)信號
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH111

【引證文獻】

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本文編號：2633615