基于测点优化与模态扩展的机械结构振动响应全场重构

提出一种基于测点优化与模态扩展的机械结构振动响应全场重构方法。使用D优化设计方法确定最优测点布置方案,根据模态扩展方法构造加速度响应扩展矩阵,从而实现由优化布置的有限测点的加速度响应重构机械结构全场加速度响应,并使用有限元分析软件读取重构的加速度响应,实现机械结构响应全场可视化。开展板结构数值仿真分析和振动响应重构试验,验证了当结构处于多模态共振或非共振状态下机械结构振动响应全场重构方法的有效性和鲁棒性。进一步,通过分析各阶加速度模态贡献量,精准选择主要振动模态分析机械结构的振动响应,实现了基于更少测点的振动响应全场重构。

基于稀疏测量的梁结构控制方程系数估计研究

梁的控制微分方程在工程中有广泛的应用。提出了一种使用稀疏测量的位移估计梁结构控制方程系数的方法。首先使用压缩感知理论,由少量位移传感器测量的响应重构梁的全场位移。然后使用B-样条曲面基函数来拟合重构的位移场,获得的控制点将用于计算位移场的偏导数。最后将位移场偏导数代入控制方程,并通过遗传算法确定控制方程的系数。对所提方法的有效性进行了数值和试验验证,并通过参数研究考察了其性能。结果表明该方法具有所需传感器少,高阶导数计算稳健等优势。

三维数字图像技术的柔性体低速碰撞试验研究

以球形圆柱杆-方板为试验对象,进行面外接触碰撞试验。基于数字图像相关方法(DIC)搭建了应用于柔性体低速碰撞试验的三维高速摄影系统,通过对系统关键参数的设定,测量得到柔性体全场应变响应,并同应变片与数值仿真结果进行对比。结果表明,三维系统避免了二维系统受离面位移影响的弊端,能够准确测量柔性体全场位移、速度和应变响应。进行对心正碰试验得到柔性体碰撞过程和全场应变分布特征,X,Y方向应变呈“花生形”;主应变呈“同心圆形”;剪切应变呈“四纺锤形”;在低速碰撞情况下,碰撞点最大主应变与碰撞速度呈二次幂关系。