基于波动方法的连接结构参数辨识

发布时间：2020-07-09 11:32

【摘要】：连接结构物理参数的辨识研究是隶属于结构动力学边界效应预计的问题,是结构动力学中最富有挑战性的研究课题之一。结构振动分析中,有时需要识别结构某些部件或部位上的物理参数。一般情况下,对于结构系统的各单独部件,建立精确的有限元模型已不存在很大困难。但对于各部件之间界面的连接刚度、阻尼等参数,理论建模和直接测量都很困难,导致整个结构系统难以得到满足工程设计需要的动力学分析结果。因此,利用试验数据修改或识别界面或边界物理参数的方法受到普遍重视,成为近二十年来振动工程界十分关心的课题之一。对于工程中的一大类结构,如桁架、框架结构、管道系统等等,尽管整个结构的构型可能非常复杂,但每个单元都很简单,其模型一般都可精确建立。为充分利用这个优点,在这类结构的振动分析和控制中逐渐发展起来一种波动方法,即从波传播的观点来分析结构的振动。由于波在波导单元上传播时具有局部性,波动分析具有简洁性和系统性,近年来逐渐成为结构振动分析与振动控制工程中的研究热点。本文即从波动观点出发,首次提出并系统的建立了连接结构物理参数辨识的波幅方法、波谱方法以及特征方程反解法,并通过数值仿真和实验验证了所提方法的有效性。在波幅方法中,通过波分解理论提取振动波的特征,建立起各个波导单元的波模式,由连接部件处的广义力和位移与波模式幅值系数的关系,建立起连接部件的动刚度与波模式幅值系数的映射关系。同时对传感器的布置也进行了研究,发现混合式传感器阵列要比单一传感器阵列的矩阵条件数小,以及传感器阵列坐标原点的不同选择对矩阵条件数也有影响。在波谱方法中,推导了波谱与功率谱之间的关系,建立了波谱与待识别连接结构参数的函数映射关系,由此通过功率谱识别得到单元的波谱,进而可得到连接结构的物理参数。由于波谱方法中利用的是结构振动的功率谱,因此是一种在线参数辨识方法。为了验证波幅方法、波谱方法在连接结构参数辨识中的可行性和有效性,分别对梁结构以及管道系统的连接部件物理参数识别进行了仿真计算。最后在实验中通过测量不同弹性支撑下的悬臂梁结构的频响函数,采用本文提出的三种不同识别方法分别辨识结构的物西北工业大学硕士学位论文理参数,验证了各种方法的可行性和有效性。仿真计算以及实验结果均表明,本文提出的方法具有较高的识别精度以及良好的数值稳定性。关键词:参数辨识:连接结构:边界条件;波动方法;频响函数;功率谱:波幅方‘法;波谱方法
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH113
【图文】：

激振器,实验装置,传感器,弹簧刚度

()a实验装置及激振器、传感器

弹性支撑,激振器,弹簧刚度,加工工艺

由于加工工艺以及材料等因素，对于悬臂梁右端的弹性支撑，四根弹簧的刚度不一定相等。这里假定弹簧刚度相同，其值为四根弹簧的平均刚度。图6一2()a实验装置及激振器、传感器图6一2(b)LMS数据采集分析系统

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