一种模态弱响应且模态密集的参数识别方法

针对运行模态分析中响应信号数据样本较短、模态密集,以及弱响应信号淹没在大噪声中,系统模态难以全部辨识的问题,提出了联合相关函数与传递率识别系统模态参数的方法(联合方法),该方法先应用传递率近似频响函数获取系统弱响应频率特征函数,然后再通过小波变换进行模态识别。运用随机激励下的GARTEUR飞机模型仿真运行状态的输出进行了数值仿真实验。结果表明:相比于多参考最小二乘复频域法,联合方法不仅能提高模态频率的识别精度,而且还能极大地提高阻尼比的识别精度,尤其是传递率对模态密集的弱响应模态识别结果良好。

悬挑屋盖多模态和交叉项对风激动力响应影响

在已进行的悬挑屋盖脉动风模态位移自谱和互谱研究的基础上 ,重点分析了越南国家体育场屋盖前 10阶脉动风模态位移自谱响应、背景和共振风响应 ;研究多个模态特别是模态交叉项对风激动位移响应的影响 。

计算模态响应灵敏度的两种方法比较

从结构强迫振动的有限元方程出发,用Newmark直接积分法和状态空间法两种不同的方法计算出结构的模态响应。进一步用两种方法推导了模态响应对结构物理参数(如单元杨氏模量)的灵敏度。计算了模态位移、速度和加速度响应对单元杨氏模量的灵敏度,并且对这两种方法的计算效率和精度进行了比较。计算结果表明两者精度相当,但状态空间法所需要的计算计时要少,比Newmark法具有较高的计算效率。因此,状态空间法更适合用于正问题分析中结构动态响应的计算。

剑杆织机振动问题的有限元模态响应分析

针对某剑杆织机高速工作时振动过大的问题,建立了织机壁板有限元模型,进行了有限元分析,计算了几种不同情况下节点的响应,研究了壁板的材料、结构、刚度等对织机振动的影响。经过实验测试,文中所用的原理与方法有效地降低了织机的振动,为研究高速织机的振动提供了参考。

预应力悬索结构的动力模型及模态响应分析

为分析大跨悬索空间结构的动力反应,在两节点悬链线索单元的基础上,在大跨悬索结构中的索单元中引入压弯变形研究索径增大所引起的影响。提出了空间索单元模型,并利用Hamilton变分原理推导了索单元的运动方程,通过伪静力方法进行求解。以单索和张拉悬索屋盖为算例,验证了单元分析模型在分析大跨、大直径悬索结构动力性能方面的可靠性与实用性。结果表明,空间的索动力反应分析模型,可以对跨度和自重较大的预应力悬索结构的动力响应快速准确的预测,为实际工程在初期设计时提供实用参考。

基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法.介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式.采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法.该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测,迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高,适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构.实例表明了该方法的可行性.

模态响应识别的粒子群优化方法在倾转旋翼机上的应用

利用粒子群优化算法识别模态频率和阻尼比的方法无需测量激励信号,且不受邻近模态耦合的影响。阐述了简谐激励作用下利用粒子群优化方法对系统模态参数的识别过程,指出了在信号经过滤波处理后该方法不能精确识别信号模态相位的缺陷,并提出了改进方法。通过仿真计算以及应用改进的方法对倾转旋翼模型机翼端部的振动信号进行识别和分析,表明改进的方法可以精确识别出信号中各模态响应的相位值,能够有效地对系统的模态响应进行识别。

基于模态及谐响应的谷物联合收获机割台振动分析

一台谷物联合收获机在工作时割台振动强烈,强烈的割台振动导致收获割损和机械疲劳失效。强烈的割台振动主要由割台结构的固有频率和固有振型决定,当结构的固有频率和激励频率相近时,就会引起结构的共振。基于ANSYS有限元软件对割台进行模态及谐响应分析,计算割台的前8阶固有频率和振型。结果表明,割台的第1、第2阶模态接近于收获机发动机的主轴转速和收获机的二次清选转速。来自路面不平度的激励载荷在车速为20~40 km/h时所产生的激励频率为17.36~34.72 Hz,接近割台框架的前2阶固有频率,会引起割台的共振。同时考虑到割刀对割台的作用力和振型分析,对割台进行谐响应分析,发现割刀的往复运动对割台局部的最大位移为0.418 9 mm,因此割刀的往复运动对割台的振动较小。综合模态和谐响应分析的结果,割台振动主要来自发动机和传动部件等简谐激励频率,和来自路面的不平衡激励。研究结果为联合收获机割台框架的设计与研究提供了参考和依据。

模态截断对车体结构动态响应的影响

针对复杂车辆系统机械结构在建模与仿真计算中的模型规模、计算精度和计算速度之间相互制约的问题,采用模态响应线性叠加方法,分析并讨论了车辆的激励频率与结构固有频率截取对结构动态响应的影响。通过引入阈值概念提出模态截断频率的计算方法,并以某装甲车辆刚弹耦合模型为例进行了仿真验算。

基于模态频率响应分析的半挂车车架的疲劳寿命计算

采用模态频率响应的方法进行半挂车车架疲劳寿命预测。在Msc.Patran中对车架进行模态频率响应分析;在ADAMS/Car中建立整车多体动力学模型,采用D级路面,对其进行仿真分析,从而获得车架各连接点的载荷时间历程,并将动态载荷转换成功率谱密度。结合动态载荷分析与有限元分析结果,基于Dirlik方法分析得到车架疲劳寿命和最危险点的寿命值。计算结果证明了基于模态频率响应分析的疲劳分析方法能够快捷、有效地预测随机动态载荷下的半挂车车架的疲劳寿命。

高速动车组车辆系统刚体模态频率转向研究

高速动车组车辆系统模态空间内模态参数演进规律是车辆系统物理空间中响应特性变化的基因。基于局部寻优算法,以车辆系统复模态振型的欧式贴近度为度量指标,提出车辆系统自适应模态连续追踪方法。建立高速动车组车辆系统23自由度动力学模型,对车辆系统模态参数随运行速度变化的演进规律开展研究,并通过虚拟激励法求解系统响应,进一步探讨模态空间中模态参数的演进与物理空间中的多模态耦合响应特性的映射关系。结果表明:所提出的模态追踪方法可依据复模态振型的欧式贴近度自适应速度步长,准确清晰地追踪车辆系统各阶模态;随着速度的提高,以转向架蛇行运动振型为主的模态频率提升至接近以车体下心滚摆和上心滚摆振型为主的模态频率时,模态频率曲线间并未出现交叉,而发生了先趋于集中而后转向分离的“频率转向”现象;车体横向振动的功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)在低频处的幅值明显增大,所对应的频率分别接近于频率转向前车体的下、上心滚摆频率;在频率转向区中,发生“频率转向”的2阶模态振型均主要表现为2阶振型的耦合形态,且其中1阶模态的阻尼比降低,使得耦合模态对应的系统物理响应明显放大,即转向架蛇行和车体下(上)心滚摆耦合模态响应显著增大;平稳性分析结果表明,在频率转向区处高速动车组车辆系统运行平稳性出现明显劣化。研究成果可为轨道车辆模态参数设计和运营速度规划提供参考。

阶梯状来流中立管的涡激振动响应预报

将变参数受拉柔性梁的有限元模态分析与涡激振动预报结合在一起,建立了变参数柔性立管的横向涡激振动预报模型,考虑到海洋立管的模态信息与涡激振动响应高度耦合,为合理计算附加质量对模态信息的影响,模态分析与涡激振动响应预报迭代进行.其中,使用有限元方法对立管进行模态分析,考虑了质量、拉力、抗弯刚度沿立管轴向的变化;在此基础上,涡激振动响应计算在各个模态上分别进行.在出现多模态参与的情况时,比较各模态的振幅,对模态受力进行折减.与近期阶梯状来流作用下立管涡激振动实验结果的比较显示,本文模型是有效的.

由试验模态数据检测结构破损的位置和大小

提出了一种用有噪声影响的不完整振型和频率来检测结构破损的方法。先由局部频率变化率的概念诊断出结构的破损位置，然后用灵敏度分析法确定破损的大小。整个过程分测试振型的扩充、结构破损的定位和破损大小的确定三部分。文中用GARTEUR结构对多种破坏情况进行了仿真研究。结果表明，该方法能简便有效地同时诊断结构中的单个或多个破坏情况。

柔性立管涡激振动响应轨迹特性研究

为了深入研究细长柔性立管的涡激振动响应特性,进行了柔性立管的拖曳水池试验。由拖车拖动立管产生相对来流,根据应变测试得到的应变数据,基于模态叠加法得到位移响应。试验分析前,通过数值方法先针对刚性立管的涡激振动响应轨迹特性进行了分析。紧接着,通过试验方法对柔性立管的单模态以及多模态涡激振动响应轨迹特性进行了深入的分析和讨论。通过分析发现:柔性立管在低速下具有与刚性立管类似的轨迹响应特性,均呈现经典的8字形状;柔性立管在高速下,其轨迹开始变得混乱,这主要是由位移的多模态响应特性所产生。

大型捆绑火箭模态试验/分析的相关性研究

本文给出大型捆绑运载火箭模态试验/分析结果的相关性研究方法和研究结果。相关性研究表明,试验/分析结果的相关性相当好,大型捆绑火箭动特性计算的分析模型是精确的。

剪切流作用下立管涡激响应的研究

为研究剪切流作用下立管的涡激振动问题,文章建立了三维立管的涡激动力响应方程,顺流方向的力通过Morison方程求解;横向涡激力采用改进的尾流阵子模型求解,考虑了附加质量的变化;轴向力的计算考虑平台升沉运动的影响。采用有限单元法离散控制方程,离散后的方程采用Newmark-β法在时域求解。在此基础上,研究了剪切流作用下立管的多模态涡激振动响应,讨论了剪切参数对立管涡激动力响应的影响,并比较了均匀流和剪切流条件下立管不同的响应特征。结果表明,剪切参数对立管的涡激响应动力响应有很大的影响,剪切流条件下立管呈现的多模态响应极为复杂,与均匀来流条件下的振幅和频率响应特点明显不同。

基于有限元的输送带模态分析

长距离、大运量、高速度、大功率成为带式输送机的发展趋势。速度的提高带来了一系列问题,输送带有可能与机架等支承装置发生共振。通过对几种型号的输送带进行模态分析,详细分析了输送带的固有频率,探讨了发生共振的可能性。

火箭振动模态转角的试验测定

本文比较了火箭振动模态转角的相对和绝对测量表示法。通过分析和火箭模型的试验证实两种表示方法的一致性。讨论了由子结构转角频响函数实测值,预测组装结构的模态转角问题,并用典型物理梁作了模态转角试验综合的原理性验证。结论是用响应对外力的频响函数表示火箭的模态转角更合理些。

综框的模态结构特性及其能量分布

介绍了综框的激振试验分析方法,使用频谱分析仪和快速傅立叶变换(FFT)以测定综框的动态特性,研究综框振动信号的特点,比较了配在日本ZA型筘幅190cm喷气织机上的两种不同厂家生产的综框的模态参数和谱能密度,试验发现两种综框在谱能分布上的差别,通过这些谱线的特征可评估综框的质量.

基于结构动态响应的载荷识别研究

研究了基于系统动态响应来识别结构输入力的求解方法。分析实例悬臂梁结构的结构动力学方程以及物理数学方程,通过MATLAB仿真算例进行特征值求解,模态响应以及动态响应研究,对比有限元分析获得结构的响应结果;利用系统动态响应进行傅里叶变换和傅里叶逆变换得到输入力的时域形式,对获得的载荷结果进行识别算法分析,并且对比结构的输入力载荷。识别结果表明,这种方法对于正弦波输入力具有良好的识别效果,误差达到0.09%,能为二维结构,甚至三维结构载荷识别提供参考。