本文關(guān)鍵詞：基于局部均值分解的模態(tài)參數(shù)識別方法研究

  更多相關(guān)文章： 瞬時頻率 局部均值分解 非時變系統(tǒng) 時變系統(tǒng) 模態(tài)參數(shù) 損傷識別

【摘要】：振動結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識別在機械工程、航天航空、土木、國防工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)振動系統(tǒng)剛度、阻尼、質(zhì)量等參數(shù)是否隨時間發(fā)生變化，可以將振動系統(tǒng)分為時變系統(tǒng)和非時變系統(tǒng)。非時變系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)識別方法目前研究的比較多，方法也比較成熟，然而如何對多自由度非時變系統(tǒng)進行模態(tài)參數(shù)識別仍需進一步研究。對于時變系統(tǒng)，又可以分為線性時變系統(tǒng)和非線性時變系統(tǒng)，本文主要討論線性時變系統(tǒng)，該系統(tǒng)振動響應(yīng)的信號為調(diào)幅調(diào)頻的非平穩(wěn)信號，識別模態(tài)參數(shù)難度較大�，F(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究工作開展的比較少。 局部均值分解（Local Mean Decomposition，簡稱LMD）能自適應(yīng)地將一個多分量信號分解為多個具有物理意義的PF分量（Product Function，簡稱PF）之和，每個PF分量是由一個純調(diào)頻信號和一個包絡(luò)信號相乘得到的，而該分量瞬時頻率通過純調(diào)頻信號直接求出，瞬時幅值即為包絡(luò)信號。組合所有分量的瞬時幅值和瞬時頻率，便可以獲得原信號的完整時頻分布。本質(zhì)上LMD方法是把多分量的信號自適應(yīng)分解為單分量的調(diào)幅——調(diào)頻信號的和，因此適用于多分量的非平穩(wěn)信號處理。 將局部均值分解方法引入到模態(tài)參數(shù)識別領(lǐng)域，深入系統(tǒng)地研究了基于局部均值分解的時變與非時變振動系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)辨識方法。 論文主要研究工作有: 1.基于局部均值分解（LMD）模態(tài)參數(shù)識別方法理論研究。通過理論分析，提出了基于LMD分解方法模態(tài)參數(shù)識別的流程，并用LMD方法和EMD方法對調(diào)幅調(diào)頻信號進行瞬時頻率和瞬時振幅的識別，對兩種方法的結(jié)果進行比較和分析，驗證LMD分解方法在處理線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別問題上較EMD方法優(yōu)勢。 2.非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別。根據(jù)非時變系統(tǒng)振動響應(yīng)的特點，結(jié)合一次線性擬合，從理論上提出了基于LMD的非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別的流程，并用單自由度非時變系統(tǒng)和多自由度非時變系統(tǒng)的仿真算例分析結(jié)果以及裂紋梁瞬態(tài)響應(yīng)實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果驗證了本文提出的方法對非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別的有效性。 3.線性時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別。線性時變系統(tǒng)振動響應(yīng)為非平穩(wěn)信號，根據(jù)LMD分解方法能有效分析處理非平穩(wěn)信號的特點，研究基于LMD分解方法的線性時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別。 4.時變SDOF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別。在線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的基礎(chǔ)上，進一步研究在時變SDOF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化來模擬實際中的結(jié)構(gòu)損傷的情況下，本文提出的LMD方法準(zhǔn)確識別SDOF系統(tǒng)剛度變化。為環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)損傷識別提供有效方法。 本文將局部均值分解方法應(yīng)用于非時變系統(tǒng)、線性時變系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)識別以及SDOF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別，仿真分析算例和實驗數(shù)據(jù)分析表明，本文方法能有效的將多自由度系統(tǒng)振動響應(yīng)自適應(yīng)的根據(jù)其模態(tài)頻率分解為多個單階模態(tài)響應(yīng)信號，進而有效識別振動系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，具有重要的工程應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：瞬時頻率 局部均值分解 非時變系統(tǒng) 時變系統(tǒng) 模態(tài)參數(shù) 損傷識別
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH113.1;TP391.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 插圖索引11-13
• 圖表索引13-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)的研究現(xiàn)狀15
• 1.3 模態(tài)參數(shù)識別方法15-23
• 1.3.1 頻域識別法16-17
• 1.3.2 時域方法17-20
• 1.3.3 時頻聯(lián)合方法20-23
• 1.4 本文的主要工作及章節(jié)安排23-25
• 1.4.1 本文的主要工作23-24
• 1.4.2 章節(jié)安排24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第2章 LMD 基本理論與仿真研究26-35
• 2.1 引言26
• 2.2 和局部均值分解有關(guān)的概念26-28
• 2.2.1 頻率和瞬時頻率26-27
• 2.2.2 單分量及多分量信號27-28
• 2.3 局部均值分解（LMD）基本理論28-30
• 2.4 LMD 與 EMD 的對比研究30-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 基于 LMD 的非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別35-50
• 3.1 非時變結(jié)構(gòu)振動相應(yīng)方程35-36
• 3.2 模態(tài)頻率和阻尼比的識別36-37
• 3.3 仿真算例37-43
• 3.3.1 單自由度系統(tǒng)37-39
• 3.3.2 多自由度系統(tǒng)39-43
• 3.4 裂紋梁模態(tài)參數(shù)識別43-49
• 3.4.1 引言43
• 3.4.2 仿真應(yīng)用43-46
• 3.4.3 實驗方案簡介46-47
• 3.4.4 實驗數(shù)據(jù)分析47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 基于 LMD 的線性時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別50-62
• 4.1 引言50-51
• 4.2 線性時變結(jié)構(gòu)理論模型51
• 4.3 單自由度線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別51-57
• 4.3.1 單自由度線性時變結(jié)構(gòu)瞬態(tài)響應(yīng)模態(tài)參數(shù)識別51-53
• 4.3.2 強迫振動時線性時變單自由度結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別53-54
• 4.3.3 單自由度線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別仿真54-57
• 4.4 多自由度線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別57-61
• 4.4.1 多自由度線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別理論57-58
• 4.4.2 多自由度線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別仿真58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 基于 LMD 的時變 SDOF 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)識別62-73
• 5.1 引言62
• 5.2 時變 SDOF 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)識別62-64
• 5.2.1 SDOF 系統(tǒng)模型及響應(yīng)62-63
• 5.2.2 激振力頻率識別63
• 5.2.3 系統(tǒng)剛度的識別63-64
• 5.3 仿真信號分析64-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論和展望73-75
• 結(jié)論73
• 展望73-75
• 參考文獻75-81
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：605816