试验模态分析系统的设计与开发

发布时间：2020-04-27 19:40

【摘要】： 试验模态分析是基于测试试验建立和描述结构振动特性的数学模型的过程。它提供了了解机械结构动态特性的方法,对机械结构设计和结构修改起着重要作用。本文从试验模态分析的基本原理出发,研究了频域模态参数识别的方法,着重研究基于频响函数的正交多项式曲线拟合的参数识别方法。为了提高参数识别精度,分析了噪声对频响函数计算的影响。通过建立仿真模型,验证了算法的精度,同时,对比了整体曲线拟合和分频带拟合的精度差别,为软件开发提供算法依据。根据试验模态分析的原理和步骤,设计试验模态分析系统。采用面向对象的编程语言Visual C++开发软件功能。该软件分为四个模块:数据采集模块、数据库模块、频响函数计算模块、参数识别模块。数据采集模块控制NI-9233同步数据采集器实现数据采集和实时显示;数据保存模块结合ACCESS数据库完成数据保存。频响函数计算模块和参数识别模块用C++与Matlab混合编程的方法实现正交多项式曲线拟合参数识别的算法。在工业现场和实验室结构这栋模态分析中,验证了试验模态分析系统的有效性。使用新疆吐哈油田注水管线的测试数据,进行模态参数识别,并对比专业模态分析软件ME’scopeVES的分析结果,证明了本软件分析结果和精度与ME’scopeVES的分析结果基本一致。最后对于裂纹梁进行模态试验,利用本软件进行分析计算裂纹梁的固有频率、阻尼比和留数。
【图文】：

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2 试验模态分析的理论和方法研究根据试验模态分析系统的功能需求，重点研究了本试验模态分析法，即基于频响函数的正交多项式法模态参数识别技术，并验证函数模型的参数识别精度。模态分析的基本理论态分析就是通过试验及数据处理来识别实际结构的动力学特性，过程，理论模态分析和试验模态分析的原理图，如图 2.1 所示。2.1 所示，假设该结构为阻尼弹簧结构，ω、ξ 为系统的模态参数，)为模态外力。根据模态参数运动方程模态参数数学模型。令外力 )j tt Feω= ，则 ( )j tx t Xeω= ，，代入运动方程得到频响函数 H(ω)。此过

过程图,正交多项式法,模态参数,过程图

( )l ky jω 是关于权kW 满足下列正交条件的第 l 次多项式：* *1( )( ) ( ) ( ) ( )0( )L LK L K Lk s k l k k s k l ks lW y j y j W y j y js lω ω ω ω= = =∑ = ∑= ≠ sythe 复正交多项式， ( )l ky jω 的一般形式为：1( ) ( ) /ll k l k ly jω j u ωd = 中， ( )l ku ω 可以由以下递推公式得到：0( ) 1ku ω = 1( )k ku ω = ω1 2 1 2( ) ( ) ( ) /l k k l k l k l lu ω ω u ω u ωd d = (l=2,3…m) 2( )LK Ll k l kd W u ω= = ∑ 式 ( ) ( )l k l kp jω = y jω，可令 1kW = ：式 ( ) ( )l k l kq jω = y jω，可令2k kW = H。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP311.52;TH113.1

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