机械结构试验模态分析系统的研究

发布时间：2020-04-19 18:40

【摘要】： 试验模态分析技术是基于测试实验建立和描述结构振动特性的数学模型的过程。它提供了识别结构动力学特性参数的重要方法,在机械结构设计和结构修改中起着重要的作用,而试验模态分析的关键之处就是模态参数识别。因此,如何提高模态参数识别的精度以便更好的为结构设计和修改服务,一直是工程界积极探讨的课题。 本文对试验模态分析基本原理进行了深入研究,从提高参数识别精度出发,分析了模态参数识别精度的影响因素。根据噪声对频响函数估计精度的影响,提出了频响函数估计的最小二乘优化算法;并分析了不同参数识别方法对参数识别精度的影响。同时,研究了应用最为广泛的分量分析法和正交多项式拟合法两种识别方法,并分别实现了两种方法的算法,通过实例对比了两种识别方法的优劣。为了得到更高精度的模态参数,作为尝试,本文还初步研究了基于小波去噪和HHT变换的模态参数识别方法,实例表明,该方法能够得到更高精度的模态参数。 在研究了试验模态分析基本原理,以及国内外试验模态分析软件的基础上,采用面向对象的程序设计语言Visual C++开发了机械结构试验模态分析的软件系统。根据试验模态分析系统的构成和主要功能把整个软件系统划分为四大功能模块---结构模型的建立模块、数据采集模块、频响函数分析模块以及参数识别模块。软件采用多视图设计思想,一个功能模块对应一个视图,每个视图有自己独立操作的菜单和工具条。该软件系统提供了三种试验方法即单输入单输出的变激励方法和变响应方法以及单输入多输出的方法,参数识别模块提供了分量分析法和正交多项式拟合法,并预留了增加新的参数识别算法的接口。 为了验证试验模态分析系统的正确性,对平板结构进行试验模态分析,并把模态参数识别结果与ME’scopeVES软件识别结果作对比,对比结果表明软件的设计不仅正确而且参数识别精度和ME’scopeVES软件识别精度一致。最后通过对振动台简支梁的实测试验,采用本软件进行了简支梁试验模态分析,得到了简支梁的固有频率、阻尼比和振型。
【图文】：

（2.35）2.2.5 应用实例图2.5中a为一简支梁结构受到脉冲锤激励后利用功率谱平均估计得到频响函数幅值谱，此频响函数曲线是根据离散频响函数值构造出来的，只有在离散点有值，同时由于噪声信号的干扰，导致曲线不平滑。图中可以看出在 50Hz 和 200Hz左右出现幅值峰值，说明结构在这两个频率成分附近发生共振，即这两个频率附近存在结构的固有频率。若用此曲线来识别模态参数，必然影响到识别精度。图 a中两阶模态离的较远，，可以分段进行拟合。 图 2.5 中 b、c 分别为利用最小二乘法优化 a 中功率谱平均估计的频响函数幅值谱。图 b、c 明显比图 a 更平滑，峰值更明显，并且在任意频率点均能计算出频响函数值。采用未优化的频响函数识别结果

不同的频率通道。3）所提出的系统的统一动力学模型，为了减少对测量的信号先进行小波去噪提取自由响应，，得到 IMF 分量，然后在 IMF 分量中选取各各阶模态参数。模态参数识别的流程如图 2.7 所构在脉冲锤激励下的响应如图 2.8 所示：图 2.7 模态参数识别的流程图2.7 Flow chart of modal parameters identification by using线性拟合频率阻尼比幅值相角曲线HT单模态自由响应IMF分量EMD小波去噪实测响应信号自由响应信号
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH111

【引证文献】

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本文编号：2633615