基于涡流检测技术的关键零件结构参数识别方法研究

发布时间：2017-10-08 12:39

  本文关键词：基于涡流检测技术的关键零件结构参数识别方法研究

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【摘要】：结构参数识别可用于结构状态监测、结构性能评价、损伤识别等多个工程领域,对确保现役结构的安全和正常工作起着举足轻重的作用。在过去的几十年里,研究者以振动理论为基础对结构的参数识别方法进行了大量研究,有效推动了结构参数识别的发展。论文在总结已有研究成果基础上,以两种关键零件为研究对象,主要在以下内容做了研究:(1)以模态分析和谐响应分析理论为基础,借助有限元分析软件研究零件模态参数在不同几何特征尺寸下的变化情况,并总结其变化规律,分析规律产生的原因,得到了一定尺寸范围内不同工况下两种零件模态频率随几何参数的变化关系。(2)构建结构参数识别硬件平台,包括试件支撑方案、试件夹具设计、激励系统选型和测量系统设计。选用可在虚拟仪器环境下工作的数据采集卡,基于涡流检测技术采用非接触测量的方式获取被测试件的振动信号,并完成试件和夹具的加工。(3)借助传递函数矩阵和切比雪夫正交多项式,对整体正交多项式拟合算法和峰值搜索识别算法进行深入探讨,并在Labview中实现。在此基础之上进一步完成结构参数识别系统的软件开发,包括数据采集程序的设计、采样数据的加权平均和加窗滤波程序设计、数据存储与管理程序设计、人机界面设计等。(4)利用已建立的软硬件平台,以四个试件为实验对象进行参数识别的实验研究和结果验证,并分析实验结果产生误差的原因。另外,对实验过程中采集参数的设置原则,模态定阶方法以及稳定图的绘制过程进行了研究。实验结果表明:利用文中所述实验平台和识别算法能有效的识别被测试件的结构参数。
【关键词】：参数识别 涡流检测 正交多项式 识别算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH17;TG115.28
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 引言11-18
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势11-15
• 1.2.1 涡流检测技术12-13
• 1.2.2 结构参数识别方法13-15
• 1.2.3 模态参数识别软件的发展概况15
• 1.3 论文研究内容15-17
• 1.4 论文结构安排17-18
• 第二章 关键零件几何参数和模态参数的关系研究18-30
• 2.1 有限元法原理18
• 2.2 关键零件的模态分析18-21
• 2.2.1 不同几何特征尺寸下楔块的模态分析18-20
• 2.2.2 不同几何特征尺寸下吊臂的模态分析20-21
• 2.3 关键零件的谐响应分析21-23
• 2.3.1 不同几何特征尺寸下楔块的谐响应分析21-22
• 2.3.2 不同几何特征尺寸下吊臂的谐响应分析22-23
• 2.4 零件几何尺寸和模态参数的关系23-28
• 2.4.1 模态频率和几何尺寸之间的关系24-26
• 2.4.2 共振幅值和几何尺寸之间的关系26-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 结构参数识别系统硬件平台的构建30-39
• 3.1 试验模态分析原理30-31
• 3.2 试验结构支撑方案设计31-32
• 3.2.1 试件支撑方式31-32
• 3.2.2 试件夹具设计32
• 3.3 激励系统的选用32-35
• 3.3.1 激振器系统33-35
• 3.3.2 冲击力锤35
• 3.3.3 阶跃激励装置35
• 3.4 测量系统设计35-37
• 3.4.1 传感器的选用36
• 3.4.2 数据采集卡的选用36-37
• 3.5 硬件平台的调试37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 结构参数识别系统的软件设计39-67
• 4.1 虚拟仪器技术39-40
• 4.1.1 虚拟仪器概述39-40
• 4.1.2 虚拟仪器的软硬件架构40
• 4.2 系统软件的总体方案设计40-42
• 4.2.1 系统软件的开发环境40-41
• 4.2.2 软件设计的需求分析41
• 4.2.3 软件的总体方案41-42
• 4.3 数据采集程序设计42-43
• 4.3.1 调用库函数42-43
• 4.3.2 数据采集程序的实现43
• 4.4 信号预处理程序设计43-47
• 4.4.1 采样数据的平滑处理44-45
• 4.4.2 对采样数据加窗函数45-46
• 4.4.3 预处理程序的实现46-47
• 4.5 结构参数识别算法程序设计47-61
• 4.5.1 传递函数矩阵48-51
• 4.5.2 整体正交多项式参数识别算法原理51-55
• 4.5.3 整体正交多项式参数识别程序实现55-57
• 4.5.4 峰值搜索参数识别算法及程序实现57-58
• 4.5.5 仿真算例58-61
• 4.6 数据文件的存储与管理61-62
• 4.6.1 构造文件存储路径61
• 4.6.2 数据存储程序的实现61-62
• 4.7 人机界面设计62-66
• 4.7.1 配置界面的实现63-64
• 4.7.2 主菜单的实现64
• 4.7.3 动态调用子VI64-65
• 4.7.4 系统主界面的实现65-66
• 4.8 本章小结66-67
• 第五章 关键零件结构参数识别的实验分析与结果验证67-76
• 5.1 实验准备67-69
• 5.1.1 实验试件与测点67-68
• 5.1.2 采集参数设置方法68-69
• 5.1.3 模态定阶与稳定图69
• 5.2 实验数据处理69-74
• 5.2.1 楔块试件数据处理69-72
• 5.2.2 吊臂试件数据处理72-74
• 5.3 实验与仿真结果对比74
• 5.4 本章小结74-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 附录83-86
• 攻硕期间取得的研究成果86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张荣忠;;美国旋转木马和过山车游乐乘骑标准[J];标准生活;2009年07期

2 周云;易伟建;;用Poly MAX方法进行弹性地基板的实验模态分析[J];振动与冲击;2007年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 韩长运;基于模态分析的结构扭转不规则问题研究[D];郑州大学;2011年

2 黄应来;密集模态分离及其参数识别方法研究[D];西南交通大学;2007年

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本文编号：994092