应变功率谱密度传递比与工作应变模态参数识别

选取一个应变响应测点作为参考点,定义了响应应变功率谱密度传递比(Strain Power Spectrum Density Transmissibility,SPSDT),从理论上证明了SPSDT在系统的极点处为应变振型系数之比。利用这一性质,选取一系列不同的参考点构造响应应变功率谱密度传递比矩阵,在系统的极点处对该矩阵进行奇异值分解,分解所得左奇异矩阵的第一列向量即为应变振型,从而实现结构工作应变模态参数的识别。与传统的工作模态分析方法相比,SPSDT方法不需要对激励做白噪声假定,不需要多种激励类型,仅在一种激励下即可识别出结构的工作应变模态参数。通过数值模拟算例和实验室模型试验验证了所提出方法的有效性,并与传统的频域分解法和随机子空间识别方法进行了比较,验证了所提出方法是有效的。最后分析了采样时长对识别结果的影响,结果表明该方法仅用1min时长数据即可达到稳定的识别精度,具有较好的鲁棒性。

对功率谱密度传递率作用原理的探究

功率谱密度传递率(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)是一种描述系统响应的功率谱之间关系的(复)频域函数,主要被用于作为运行模态分析的初始数据。与传统的方法不同,基于PSDT的运行模态分析具有不受激励中有色成分影响的特点,因此具有广阔的发展和应用前景。然而,现有的对PSDT的研究基本上集中于应用层面,关于PSDT的概念、性质等基础问题的讨论非常少见。从系统的角度出发,深入地讨论了PSDT与模态参数和激励中有色成分的关系,分析了不同荷载条件下能够对PSDT产生影响的因素,探究了PSDT作为运行模态分析的初始数据的作用原理。数值和实验验证的结果证明了所得到的结论的正确性。

发动机管路系统传递特性分析方法

为克服发动机试车时管路系统无测点、无法评价振动响应的缺陷,提出了基于传递率函数和功率谱密度传递率的测试信号进行传递特性分析、预估发动机管路系统上任意未知测点的响应特性的方法。以某型发动机管路振动分析为例,首先,获取发动机管路系统结构动力特性的精确描述。通过模态试验的测试数据,对管路结构的有限元模型进行模型修正,进而得到有限元对结构动力学特性的精确仿真;然后,实现从发动机机匣到管路的振动传递。基于热试车试验,通过传递率函数分析机匣上测点振动响应之间的关系,建立机匣到管路的振动传递描述;最后,实现管路任意位置的响应预估。通过机匣上测点到管路任意点的功率谱密度传递率与试车稳态时测点的功率谱密度分析,预估管路任意位置的响应。此外,利用了两条不同的传递路径分析,得到了相近的预估结果,验证了本方法的有效性。

对PSDTOMA方法适用性的探究

基于传递率的运行模态分析(TOMA)是一种新颖的模态参数识别技术,其主要特点是能够在有色激励条件下实现运行模态分析。基于功率谱密度传递率的TOMA方法(PSDTOMA)是TOMA中最具实用性的一类方法,仅根据单一荷载条件下的响应信息即可识别模态参数。然而,PSDTOMA技术的普遍适用性一直没有得到系统研究。从理论出发,得到了一些关于PSDTOMA方法应用局限性的结论,数值和物理试验的结果随后验证了结论的正确性。