基于HHT方法船舶结构运行模态参数识别

发布时间：2017-09-18 05:32

  本文关键词：基于HHT方法船舶结构运行模态参数识别

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【摘要】：船舶是水面交通的大型动力结构物,结构自身会受到来自螺旋桨、主机、风浪流等激励,不可避免的会产生结构振动。船舶结构的振动不但影响船员生活的舒适性,还会影响设备的正常运行,更对船舶的安全性有严峻的考验,因此船舶结构的振动问题逐渐引起人们的重视,如何减少减小结构振动的影响成为热点研究。在船舶振动的评价和控制方面,船舶结构模态参数起着至关重要的作用,对船舶设计和修改及减振优化也有着指导意义。固有频率、模态振型以及衰减系数等模态参数,作为结构动态特性评价指标,可以依据分析结果,直接评价船舶结构振动特性。 传统参数识别建立在测量输入输出信号基础上,然而对于船舶,采用合适的激励方式激励出低阶模态存在较大困难,并且易造成结构的破坏。运行模态参数识别提供了一种仅从响应信号中提出模态参数的方法,在工程中有很高的价值,为船舶模态参数识别提供了一种崭新思路。 本文主要研究了运行模态参数识别在船舶结构上的应用,并简要分析了信号减噪在识别中的作用。首先,论文总结了国内外学者的主要研究,讨论了频域、时域及时频域模态参数识别方法,并简要比较各种方法存在的优缺点,介绍了目前一些主流的参数识别软件；其次,详细介绍了本文研究所采用Hilbert-Huang变换方法基本理论,用Matlab语言编制Hilbert-Huang变换识别算法,并以仿真信号讨论了该方法在信号分析方面的特点,介绍了瞬时频率和本征模态函数的概念；再次,利用该方法分别识别了简支梁、浸水板等简单结构模态参数,验证算法的可行性,分析了EMD技术在信号减噪方面的应用,并将其应用到船模及实船结构进行参数识别,说明其在工程上的应用。
【关键词】：参数识别 船舶结构 Hilbert-Huang变换 经验模态分解 信号减噪
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本文研究内容11-12
• 2 环境激励模态参数识别方法综述12-20
• 2.1 模态分析基本概念12
• 2.2 参数识别方法综述12-20
• 2.2.1 频域识别方法13-14
• 2.2.2 时域识别方法14-17
• 2.2.3 时频域识别方法17-18
• 2.2.4 模态参数识别软件18-20
• 3 HHT识别方法基本理论20-33
• 3.1 HHT方法简介20
• 3.2 瞬时频率和本征模态函数20-21
• 3.2.1 瞬时频率20-21
• 3.2.2 本征模态函数21
• 3.3 EMD分解21-28
• 3.3.1 EMD基本理论21-25
• 3.3.2 实验信号EMD分解25-28
• 3.4 HT变换参数识别28-33
• 4 HHT方法数值仿真及实验识别33-51
• 4.1 典型仿真信号识别33-40
• 4.1.1 啾声信号33-34
• 4.1.2 啾声信号与简谐信号叠加34-37
• 4.1.3 不同频率成分的简谐信号37-40
• 4.2 模态参数识别实验40-49
• 4.2.1 简支梁模态参数识别实验40-46
• 4.2.2 全自由浸水板模态参数识别实验46-49
• 4.3 本章总结49-51
• 5 环境激励结构模态参数识别51-75
• 5.1 船体结构模型51-52
• 5.2 船模固有模态识别实验52-58
• 5.2.1 敲击与扫频实验52-53
• 5.2.2 纯白噪声激励固有模态识别实验53-58
• 5.3 船模信号减噪识别实验58-63
• 5.3.1 稳定图法59
• 5.3.2 白噪声和简谐激励识别实验59-63
• 5.4 行模态船舶参数识别实验63-67
• 5.4.1 船模装载实验63-65
• 5.4.2 船模波浪实验65-67
• 5.5 实船局部结构模态识别67-74
• 5.6 本章小结74-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 工作展望76-77
• 参考文献77-80
• 附录A 识别程序代码80-90
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况90-91
• 致谢91-92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王学敏;黄方林;刘建军;;大型桥梁模态参数识别的一种方法[J];工程力学;2007年02期

2 王彤;张令弥;;运行模态分析的频域空间域分解法及其应用[J];航空学报;2006年01期

3 李中付,华宏星,宋汉文,郑栋梁,陈之炎;基于环境激励的工作模态参数识别[J];上海交通大学学报;2001年08期

4 韩建平;李林;王洪涛;钱炯;;基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术的模态参数识别[J];世界地震工程;2011年01期

5 李惠彬,秦权,钱良忠;青马悬索桥的时域模态识别[J];土木工程学报;2001年05期

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本文编号：873696