统计能量参数的实验分析及载荷识别研究

发布时间：2017-09-09 11:11

  本文关键词：统计能量参数的实验分析及载荷识别研究

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【摘要】：统计能量分析法广泛应用于航空航天领域中,用以解决复杂结构系统的中高频动力学声振响应预示问题,而应用统计能量分析法的关键在于准确地获取统计能量参数,包括：内损耗因子、耦合损耗因子以及模态密度等。考虑到理论解析求解对结构的特定性要求很高,且计算量较大,实验测试成为获得统计能量参数的主要方法。本文针对典型结构开展了内损耗因子、耦合损耗因子及模态密度的实验分析研究工作,并基于实验获取的统计能量参数研究了结构载荷识别的统计能量分析法。主要研究内容和结论如下：1)基于稳态能量流法对单块铝合金板进行了内损耗因子的实验测试,基于现场稳态测试法对耦合折板进行了内损耗因子与耦合损耗因子的同步实验测试。通过单块板测试得到的内损耗因子与通过耦合折板测试得到的内损耗因子呈现了较好的吻合性,说明稳态能量流法测试内损耗因子的适用性；耦合损耗因子比内损耗因子小一个数量级,很好地满足了统计能量分析法弱耦合的假设条件。2)基于点导纳法原理分别采用脉冲锤击激励和正弦扫频激励测试了铝合金板的模态密度,并对测试结果进行了附加质量修正分析。激励形式对模态密度的测试结果有一定的影响,且在高频段产生的误差较大；附加质量在相同频段针对不同激励形式作用效果差异较大。以正交各向异性C/SiC复合材料板作为研究对象开展了模态密度的理论及实验辨识分析。理论计算值与经过附加质量修正后的测试结果在中高频段吻合性较好,说明基于薄板理论推导的正交各向异性复合材料板模态密度计算理论对于C/SiC复合材料板模态密度具有较高的辨识精度。3)根据载荷位置是否确定以及子系统响应的完备性,分三种情况分析讨论了载荷输入功率的识别方法,以双子结构耦合系统作为研究对象,搭建了载荷识别实验系统,并对其建立了统计能量分析模型,通过实验验证分析结果表明：利用统计能量分析法对双子结构耦合系统进行载荷识别取得了良好的效果,证实了结构载荷识别的统计能量分析法解决工程结构中高频载荷识别问题有效性及可行性。
【关键词】：统计能量分析 模态密度 损耗因子 载荷识别
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O347.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.2.1 声振环境预示技术9-10
• 1.2.2 统计能量参数确定方法10-12
• 1.2.3 结构高频载荷识别方法12-13
• 1.3 本文研究内容13-14
• 第二章 统计能量分析法基本理论14-21
• 2.1 引言14
• 2.2 统计能量分析法基本原理14-18
• 2.2.1 统计能量分析法基本假设14-15
• 2.2.2 单自由度系统的功率流方程15-16
• 2.2.3 统计能量分析功率流方程16-18
• 2.3 应用统计能量分析法的一般流程18-19
• 2.4 统计能量法适用范围及局限性分析19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 金属板结构损耗因子实验测试分析21-37
• 3.1 引言21
• 3.2 损耗因子基本理论21-25
• 3.2.1 内损耗因子21-22
• 3.2.2 耦合损耗因子22-25
• 3.3 损耗因子测试的实验原理25-28
• 3.3.1 内损耗因子测试的稳态能量流法25-27
• 3.3.2 耦合损耗因子测试的现场稳态测试法27-28
• 3.4 损耗因子的实验测试28-33
• 3.4.1 测试系统概述28-30
• 3.4.2 测点布置30-31
• 3.4.3 实验仪器及注意事项31-32
• 3.4.4 损耗因子测试及计算步骤32-33
• 3.5 测试结果及分析33-36
• 3.5.1 频响函数测试结果33-34
• 3.5.2 输入功率谱计算结果34
• 3.5.3 损耗因子测试结果分析34-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 典型结构模态密度实验辨识分析37-51
• 4.1 引言37-38
• 4.2 点导纳法理论原理38-40
• 4.3 金属板结构模态密度的实验测试及分析40-45
• 4.3.1 实验测试系统40-41
• 4.3.2 实验测试结果分析41-42
• 4.3.3 附加质量对模态密度影响分析42-44
• 4.3.4 综合对比分析44-45
• 4.4 正交各向异性C/SiC复合材料板的模态密度辨识45-49
• 4.4.1 正交各向异性复合材料板模态密度理论推导45-47
• 4.4.2 模态密度的理论计算47
• 4.4.3 实验测试系统47-48
• 4.4.4 实验测试结果及分析48-49
• 4.5 本章小结49-51
• 第五章 双子结构系统载荷识别的统计能量法51-59
• 5.1 引言51
• 5.2 基于统计能量法的载荷识别理论51-52
• 5.3 载荷输入功率的识别方法52-54
• 5.4 载荷识别实验系统54-55
• 5.5 结果讨论与分析55-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 工作展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67

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本文编号：820089