[發明專利]一種懸臂梁運行模態分析實驗方法及裝置

在審

• 申請號: 201410341231.9
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104133950A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 陳恒;王慧強;蔡東海;王揚渝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種懸臂梁運行模態分析實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)選擇懸臂梁的端點作為激勵點，利用鋼錘對梁實施脈沖激勵；

選取距離激勵點較近且響應信號幅值較大的響應點作為參考點；

在所述參考點及反映懸臂梁振型的各幾何模型節點布置響應測點；

2)采集所述參考點和響應點在脈沖激勵后產生的響應信號；

3)對采集信號進行帶通濾波，其通頻帶為感興趣的結構模態頻率范圍，對所有響應通道加漢寧窗；

4)求取參考點與響應點之間的互功率譜函數，并構建互功率譜函數不同采樣時刻數據構成的矩陣方程；

5)利用所述矩陣方程求解系數矩陣，得到系統極點；

6)識別模態振型及模態參與因子矩陣；

7)進行模態置信判據矩陣值計算，如果模態置信判據值不佳，則選取不同采樣時刻值，返回到步驟4)重新構建矩陣方程組，直至模態置信判據值在預設合理區間以內，獲得結構模態參數。

2.如權利要求1或權利要求2所述的一種懸臂梁運行模態分析實驗方法，其特征在于：所述方法還包括以下步驟：8)模態動畫繪制：得出各點每個方向的模態振型矢量，與測點布置幾何模型對應，就得到描述各測點x、y、z方向上的相對振幅的模態振型動畫。

3.如權利要求1或2所述的一種懸臂梁運行模態分析實驗方法，其特征在于：所述步驟4)中，按照式(1)計算結構響應點j和參考點i之間的互相關函數：

Rij(τ)=∫oTxi(t)xj(t+τ)dτ---(1)]]>

式中，R_ij(τ)為響應點j和參考點i之間的互相關函數，T為測試時間，x_i(t)為參考點的加速度響應信號，x_j(t)為響應點的加速度響應信號，τ為時間間隔；

對結構響應點j和參考點i之間的互相關函數R_ij(τ)按照時間間隔Δt采樣，并將其表示為復模態形式

Rij(kΔt)=Σr=1NCrijeλrkΔt---(2)]]>

式中C_rij為與第r階模態相關的常系數；N為待識別模態階數；Δt為采樣時間間隔；λ_r為系統極點；

將系統極點λ_r表達為式中ξ_r為第r階模態阻尼比；ω_r為第r階模態無阻尼固有頻率

將R_ij(kΔt)作周期延拓，并進行離散傅里葉變換，得到響應點j和參考點i之間單邊互功率譜密度函數：

Sij+(kΔt)=1NΣk=12NΣr=1NRij(kΔt)e(-jπkr/N)---(4)]]>

取在不同采樣起始時刻的值建立互功率譜函數矩陣方程：

式中a₀，a₁，…a_2N為系數；S_ij(t₀)，S_ij(t₁)…S_ij(t_4N)為響應點j和參考點i之間互功率譜函數在t₀，t₁,…t_4N時刻的取值，利用該方程組的協方差矩陣構成壓縮方程，得到該超定方程的最小二乘解，得到系數a₀，a₁，…a_2N的取值。