模態(tài)分析與參數(shù)識別

XX030051摘問題以及開展向。詞Abstract:Sumsupmethodsofmodelappliedontheresearchofconfigurationcharacteristio.ItintroducestwomethodsofmodelnumericalvaluemodelandmodelThenitstressesthehotspot-workingmodel?SomekeytechniquesunsolvedproblemsandresearchdirectionsofOMAwerealsodiscussed?Keywords:ModelNumericalvaluemodelmodelWorkingmodel1、引言般在領(lǐng)域所你初步理解狀我們都知道每自己在外力鼓勵作下會現(xiàn)出不同特性。些參數(shù)可ft計(jì)算試驗(yàn)分析取得樣試驗(yàn)分析過程稱為分析。分析經(jīng)典義：將線系統(tǒng)微分方程組中理坐標(biāo)變換為坐標(biāo)使方程組解耦成為組坐標(biāo)及參數(shù)描述獨(dú)立方程便 求系統(tǒng)參數(shù)。分析方法要分三分別試驗(yàn)EMA、工作OMA形分析ODS。試驗(yàn)分析(ExperimentalModalAnalysis,EMA)也稱為傳統(tǒng)分析經(jīng)典分析過驗(yàn)分析分為EMA和EMA。工作分析(OperationalModalAnalysis,OMA)也稱為分析顯征不需要者無法當(dāng)受 傳感數(shù)和采集儀道數(shù)限制需要分批。工作變分析ln,)也稱為運(yùn)模分析方法也不需要但它跟 OMA區(qū)別 于OMA得到ODS得到某工作狀變式分析ODS線方的果。分析研究近代方法系統(tǒng)區(qū)分方法工程領(lǐng) 域中用機(jī)械阻尼比和些參數(shù)可ft計(jì)算試驗(yàn)分析取得樣計(jì)算試驗(yàn)分析過程稱為分析這分析過程如果由限元計(jì)算方法取得那么稱為計(jì)算分析如果過試驗(yàn)將采是彈性結(jié)構(gòu)固有方法搞清楚了結(jié)構(gòu)物在某一易受影響頻率是結(jié)構(gòu)動設(shè)計(jì)及設(shè)備故障診斷重要方法。近十余年以來理論根底已ft傳線性位移實(shí)、復(fù)理論開展到廣義理論并被進(jìn)一步引到非線性結(jié)構(gòu)振動領(lǐng)域理論了理計(jì)以及動理論結(jié)開展，了一特理論體了廣造、、、通領(lǐng)域到廣應(yīng)用:3。1.2及性如果是ft有計(jì)?算方法那么;如果通過將采種方法各有利弊U開展趨勢是把有方法地起長補(bǔ)短益彰⑷。利用結(jié)果檢、補(bǔ) 充修正原始有動力型;利用修正 后有型訃算結(jié)構(gòu)動力特性響應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)訃。主要用有法是彈性結(jié)構(gòu)有、彈性特性單后在計(jì)算上作學(xué)算理論計(jì)算方法。它優(yōu)點(diǎn)是可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初，便產(chǎn)品產(chǎn) 品之估噪聲的強(qiáng)度其他動問題并可改變結(jié)構(gòu)以消 除或抑些問題只要能夠正確顯示包含 在內(nèi)振動計(jì)汁算繁雜耗資費(fèi)求訃算者熟練如阻尼近似叭是中最常用它有一起解決代復(fù)雜結(jié)構(gòu)動用動有實(shí)的首先老產(chǎn)品臺新型；其次對樣全面測產(chǎn)品力參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而了解產(chǎn)品在實(shí)際使用中的振動、噪聲、疲勞等現(xiàn)實(shí)問題;再次，構(gòu)參數(shù)，了解動態(tài)性能可能獲得的改善程度，或者反過來，設(shè)計(jì)者事先指定好動力特性，ft訃算機(jī)來答復(fù)所需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)〔質(zhì)量、剛度、阻尼〕的改變量力。行雙通道快速傅里變分析，得的機(jī)數(shù)傳數(shù)。用模態(tài)分析通過試驗(yàn)數(shù)的結(jié)構(gòu)物的模態(tài)參數(shù)，而建立結(jié)構(gòu)物的模態(tài)模型。根據(jù)模態(tài)，在的響應(yīng)歷程 或響應(yīng)譜。在試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中大致可以分為四個(gè)步驟：1〕動態(tài)數(shù)據(jù)的采集及頻 響數(shù)或脈 沖響應(yīng)數(shù)分析;2〕建立結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型;3〕參數(shù)識別；4〕振形動畫。 與有限 元方法相比，結(jié)構(gòu)動力修改的問題在試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析根底上要容易。傳統(tǒng)的模態(tài)分析方法已經(jīng)在橋梁、汽車和航空航天工程等兒乎所有和結(jié)構(gòu)動 態(tài)分析有關(guān)的領(lǐng)域中得廣泛應(yīng)用，數(shù)值模態(tài)分析與試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的方法在上已經(jīng)趨于完善，然而這些方法在具體應(yīng)用時(shí)還是存在局限性，因?yàn)橛谀承?實(shí)際工程結(jié)構(gòu)，要獲得輸入鼓勵的 完整信息是難以實(shí)現(xiàn)的，或者根本就沒有獲 得何輸入信息，具體表現(xiàn)為：1〕海洋平臺、建筑物以及橋梁等在風(fēng)、浪以及大地脈動作用下引的振動;彈以及 航天器在飛行運(yùn)輸過程中所產(chǎn)生的振動等，這些結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作時(shí)所承 受的荷往往是不可測量或很難測得，因而無法獲得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的鼓勵輸入信息;2〕ft復(fù)雜，往往沒 有足夠的傳 感器，無3〕法得完整的輸入信息；所需要的荷測試量〔力〕與能夠測試的〔速度〕不是同一類信號，所需要的量 不能直接測試，不能滿足識別方法的要求； 4〕很多實(shí)際工作中，例如武器結(jié)構(gòu)的振動試驗(yàn)，已經(jīng)得大量的振動響應(yīng) 數(shù)據(jù)，但卻 沒有輸入數(shù)據(jù)。然而 U前根據(jù)實(shí)測振動響應(yīng)數(shù)據(jù)往往只能得諸如共 振頻率、最大峰值、總均方根值等特征量，而不能進(jìn)一步用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動 力特性分析，這就難以產(chǎn)品的整體變形、響應(yīng)特性作完整了解，大量的試驗(yàn)結(jié) 構(gòu)不能得充分利用。 針傳統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析方法的局限性，開展僅基于響應(yīng)數(shù)據(jù)的工作模態(tài)分 析技術(shù)顯 ⑨。1.3現(xiàn)及開展趨勢常稱為環(huán)境鼓勵、只有出或鼓勵未知條件為試驗(yàn)創(chuàng)新和擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn)是:僅需試振動響應(yīng)數(shù)據(jù)，ft于些數(shù)據(jù)直接來源于結(jié)構(gòu)實(shí)際所經(jīng)受振開環(huán)境,因而識別結(jié)果更符實(shí)際和條需鼓勵試試實(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù)數(shù)識別結(jié)果于結(jié)構(gòu)和因試驗(yàn)試驗(yàn)ft結(jié)構(gòu)被擴(kuò)展處于現(xiàn)場運(yùn)結(jié)構(gòu)僅實(shí)現(xiàn)那些載荷程結(jié)構(gòu)所謂而且實(shí)際丄響應(yīng)數(shù)據(jù)識別數(shù)更結(jié)構(gòu)實(shí)際動橋梁建筑機(jī)械領(lǐng)域取實(shí)質(zhì)性展。理論和出20世紀(jì)70年開主是于響應(yīng)域數(shù)識被來理環(huán)境鼓勵下結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)一是結(jié)構(gòu)響應(yīng)ft響應(yīng)為基于域辨識Ibrahim域被提出極大推動開展隨著控制理論和訃算機(jī)開展、辨相繼推廣泛運(yùn)域辨識有考 點(diǎn)復(fù)指數(shù)特征系實(shí)現(xiàn)算等口前辨識他還有功 率譜密度函數(shù)峰值提取、建立自回歸滑動平均型間序列、結(jié)域數(shù)識別隨機(jī)減量等丄。1965年Clarkson和Mercer提出互相關(guān)函數(shù)估計(jì)承受白噪聲鼓勵結(jié)構(gòu)頻響特性從而提出當(dāng)鼓勵未知相關(guān)函數(shù)替代脈沖響應(yīng)函數(shù)思想 框架20世紀(jì) 90年代來美國 Sandia國家實(shí)驗(yàn)室結(jié)域辨識提出NExT利結(jié)構(gòu)環(huán)境鼓勵響應(yīng)相關(guān)函數(shù)識別形成上述思路后美國 Sandia國家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)將成果成功運(yùn)于航 天渦輪機(jī)、地面載、高速公路大橋 和瀕海建筑號量和結(jié)構(gòu)[13]O家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室哈爾濱業(yè)等致力:W?，F(xiàn)有和各種雖然都有些很好但理論。而各種還有各自局限性如時(shí)域是平穩(wěn)白噪聲結(jié)構(gòu)有性時(shí)性Thrihim噪 聲和;而時(shí)和實(shí)現(xiàn)要求樣本長隨機(jī)子實(shí)點(diǎn)Hankel階采樣量弊病頻率辨率高樣本長小阻尼時(shí)頻信息太少是種局僅求解還存局限性而考證針對是為簡即使對簡單能說解決測試完整或者測試信噪比擬低,現(xiàn)有將遇困同時(shí)同論是理論、都求自ft時(shí)如穩(wěn)性是如結(jié)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)U前沒有解決問題沁點(diǎn)現(xiàn)有得是和有限結(jié)有困。因此還有待步完善。2、曲軸有限元模型的建立曲軸要求曲軸是異形轉(zhuǎn)軸類零件有軸連續(xù)、長徑比、結(jié)構(gòu)、雜等點(diǎn),總體上看曲軸是對稱或反對稱體對曲軸有限元時(shí)必須取整 體為對象：応,“：復(fù)雜建應(yīng)不影響其動性簡化原那么；噴網(wǎng)格足夠密保證果真反映性；對進(jìn)行分析9階。2型簡化復(fù)雜小圓角〔倒角〉和細(xì)油孔〔油道〕較多如果在建這些因素那么會型網(wǎng)格非常密大大增加最和并造成單元不理想累積誤差增大運(yùn)降低:剛。在對進(jìn)行簡化參些小圓角和細(xì)油孔對曲動性影響小在建小5mm圓角小12mm油道。23建67成6單成;第 1第 7主分成前。ft多型可子塑裝建。文是在UG中建立型是,先建立單型并成;最型前后端型并成型如圖1所示。圖 1 曲 軸 的 實(shí) 體 模 型10、il?,網(wǎng)格得到:為 89099,為 49403。AXSYS2。2元模型模態(tài)分析及求解主要是仿在磨床上剛剛被夾持情形因此要設(shè)定甩兩端主軸頸圓周面上徑向位移為零ANSYSBlockIanczos9階態(tài)19階態(tài)振3?3。階數(shù)1234廠階數(shù)1234廠6789頻率169.38181.84397.53472.38513.84760.94796.29832.72917.8831階振型43階振型55階振型ft上面訃算結(jié)果和態(tài)振可知在9階階次其最低頻率為169.38HZ,隨著階次上升其頻率也相應(yīng)增加。30331(f169.38HZ)YOZ和XOZ;2(2(f181.84HZ)YOZXOZ43(397.53HZ)XOZ;44(f472.38HZ)YOZXOZ;□5(f513.84HZ)YOZ及XOZ;66(f760.94HZ)YOZZ向。ft于7、8、9化相對前兒要小,所這里就不再詳細(xì)表達(dá)。總體來9中根本上都現(xiàn)及他們之間連桿頸處。通過上有限元分析上低頻率下主要為主并且部位現(xiàn)連桿頸與柄臂衡塊ft此預(yù)見裂紋容易現(xiàn)這些地方的4、總結(jié)數(shù)值分析與試驗(yàn)分析U前研究結(jié)構(gòu)力學(xué)特性兩方為現(xiàn)結(jié)構(gòu)特性相相要研究過中們。分析為分析中研究些于它所固有、上巨前景優(yōu)勢技術(shù)創(chuàng)新為根底信技術(shù)將有。參考文獻(xiàn)孫社營.粘彈阻尼結(jié)構(gòu)性能有限元分析.材料發(fā)與2021張景繪范宗喜.使阻尼材料結(jié)構(gòu)試驗(yàn)分析.實(shí)驗(yàn)力學(xué)2007(1)鄭敬申凡鮑明.中單獨(dú)利響數(shù)據(jù)行分析.中國航空學(xué)報(bào)200410(4),.MATLAB7.0. 2005:145^147..2021(8),..,199556)...2004,20(6):15^17...200522(1):100^104.一種互功率譜密頻域法.開學(xué).2021,14(3):259^262[10_H.Akaile.PowerSpectrumEstimationthroughAutogressiveModelFitting.AnnalsoftheInstituteofStatisticalMathematics.1969,21:243^247永鄒經(jīng)湘.ARMAX型.動與，2000,19(1):34~36,.法法.力.202119(1?113.經(jīng)法.與動.200525(5)666J.S.Bendat,A.G.Piersol.EngineeringApplications