基于逆传系统法的动态载荷识别方法

动态载荷识别技术,是指在已知系统动态特性的基础上,通过对结构系统的载荷测量,识别出结构系统在实际工作状态下所受的动态激励,其中动态载荷的获取对于现代航天、能源、海洋等等大型复杂机械结构的设计具有非常重要的意义.动态载荷识别的本质在于消除系统特性对输入信号的滤波效应,从而识别出输入动态载荷,那么其识别过程也就是一个反滤波或反卷积的过程.因此动态载荷识别的方法一直引起人们的关注,各种新的识别方法不时出现.提出了一种基于逆传系统分析法的动态载荷识别新方法,该方法根据时间序列方法通过构造原系统的逆传系统,提出利用逆函数方法对机械系统进行动态载荷的识别首先介绍了Green函数及其逆函数,建立了两者之间的关系模式,然后通过对实际物理意义的分析,指出了逆函数实际上是顺传系统的逆系统,因此从理论上来说通过构造逆系统来进行动态载荷识别是可行的.同时利用计算机以单输入-单输出系统为例,仿真验证了该理论方法的正确性.而且结果表明该方法识别精度高,而且适用于非最小相位系统.     

简支梁振动实验台载荷识别的测试

简支梁可根据受力特点分别简化为单自由度系统和连续系统。本文首先由两种物理模型的振动方程推导出简谐激励力的识别公式,然后通过数据采集系统以及信号分析软件,得到系统的振动频率并应用识别公式,成功的对未知激励力进行了识别。     

匀速旋转弹性薄板分布动载荷时域识别

以典型的基于Kirchhoff假设的匀速旋转弹性薄板为对象,研究其动载荷时域识别技术.首先,从结构动力学的正问题着手,建立弹性薄板在匀速旋转情况下受到分布动载荷时的受迫振动微分方程;然后,选取一种通用厚薄板单元并分析其有限元形式;最后,研究对应的基于广义正交多项式的匀速旋转薄板动载荷时域识别技术.数值算例表明,该时域识别技术精度较高,计算稳定性良好,方法简单有效,适合在工程中应用.     

动态载荷位置识别当量载荷误差判别法

根据线弹性系统的振动特性,采用动载荷识别频域法研究动载荷作用位置识别问题。提出了当量载荷误差判别法,用不同测点响应在相同位置反演出来的当量载荷的误差值建立目标函数,当量载荷误差最小的作用位置就是动载荷的真实作用位置。从单点激励和两点激励方面进行了平面板的载荷位置识别仿真,在加入噪声的情况下效果依然理想,为复杂结构和多个加载位置动载荷识别提供基础。简支梁实验结果表明,该方法能正确识别载荷作用位置,对噪声不敏感,有很好的工程应用前景。     

一种多自由度振动系统动载荷识别的时域方法

为了解决复杂机械结构输入载荷难以直接测量的问题,基于结构动力学理论,应用Duhamel积分,推导了一种单自由度振动系统动载荷时域识别方法;在此基础上,通过模态坐标变换法,将多自由度振动系统运动方程解耦,以系统加速度响应作为输入,建立了一种多自由度振动系统动载荷识别的时域方法与模型。以一个多自由度的弹簧阻尼系统为对象,研究了载荷识别模型同时在正余弦组合激励、随机激励、三角脉冲激励等三种载荷形式下的稳定性和精确性。研究结果表明:在测量响应无噪声的情况下,载荷识别模型对三种激励的识别均具有很高的精度,识别结果与原始载荷相关系数达到0.99;在测量响应含有30%随机噪声的情况下,三种载荷的识别结果依然有很高的识别精度,相关系数均在0.97以上。     

基于固有振型的复杂结构分布动载荷时域识别

基于传统的分布动载荷时域识别理论,提出了一种基于固有振型的复杂结构分布动载荷时域识别技术。传统的分布动载荷识别是基于正交多项式理论,在对非正规结构件应用时,需要进行模型坐标映射。基于固有振型的复杂结构分布动载荷识别可以避开模型坐标映射。最后经过有限元仿真实验,验证了此方法的正确性。     

简支梁振动实验台载荷识别的测试

简支梁可根据受力特点分别简化为单自由度系统和连续系统.本文首先由两种物理模型的振动方程推导出简谐激励力的识别公式,然后通过数据采集系统以及信号分析软件,得到系统的振动频率并应用识别公式,成功的对未知激励力进行了识别.     

基于应变响应的结构动态载荷识别方法

提出了基于结构应变响应的动态载荷识别方法。首先,开展结构动态响应理论分析,推导结构动态响应的应变表达,构建基于应变响应的动态载荷识别模型;其次,基于D-optimal算法,对应变响应采集所涉及的贴片数量和方位进行优化计算;然后,以方形悬臂薄板和汽车拖曳臂的动态载荷识别为例,分别进行正弦和随机载荷的识别,分析识别激励的误差来源;最后,采用Pearson相关系数和拟合系数,衡量识别载荷与原始载荷的相似程度和幅值差异情况。结果表明,方形薄板识别激励与原始激励吻合较好,拖曳臂识别激励与原始信号的波形基本保持一致,但幅值有一定的差异。     

机械结构冲击载荷稀疏识别方法研究

冲击载荷识别在结构健康监测、动力学优化设计、铣削力测量等领域扮演重要角色。然而,现有的基于L2范数的冲击载荷识别正则化方法在识别精度、稳定性、计算效率、参数选取等方面均存在瓶颈和局限。近年来兴起的稀疏正则化理论为冲击载荷识别提供了一种新的探索途径。充分利用冲击载荷在时域内稀疏的先验信息,提出冲击载荷稀疏识别新方法,通过最小化L1罚函数项取代传统的最小化L2罚函数项,建立基于L1范数的稀疏识别正则化模型,突破基于L2范数的冲击载荷识别方法精度低的瓶颈。基于L1范数的稀疏识别方法与基于L2范数的Tikhonov正则化方法在机械结构单源和多源冲击载荷识别中进行了对比。薄板结构冲击载荷识别试验表明:基于L1范数的正则化解在时域内非常稀疏,冲击载荷非加载区噪声被极大地抑制;稀疏识别方法在重构冲击载荷时间历程、稳定性和计算效率方面均优于传统的Tikhonov方法。     

机床主轴系统支承动态参数识别方法的研究

对传递矩阵法识别机床主轴系统支承动态参数的原理和应用进行了研究，并在此方法中引入了“拟合圆法”，以提高识别精度，用在此基础编制的计算机程序，在主轴系统实际安装条件下，根据各测点的位移异纳试验数据，对机床主轴系统支承动态参数进行了识别计算。     

复杂机械结构结合面动力学建模及其参数识别方法的研究

提出复杂机械结构结合面动力学建模和参数识别的方法。首先，在提出理想结合面和结合面元概念的基础上，阐述了新的建立结合面动力学模型的方法，减少了复杂形状结合面动态参数的数目；其次，通过对有限元模型的降阶修改，建立复杂结构低阶动力学模型，避免了在参数识别过程中反复进行有限元计算。以上方法在ＪＣＳ－０１８加工中心立柱模型的结合面参数识别中得到了应用。     

微分变换法在动力学响应分析及系统边界参数识别中的应用研究

引入求解非线性微分方程的微分变换法，将其推广为广义微分变换法。建立求解一般非线性振动微分方程的一般框架，将此方法用于求解著名的Vander pol方程。并且将微分变换法推广到结构边界参数识别，以一个典型的悬臂梁边界参数识别为例，对其进行数值仿真和实验研究，并将此方法的实验研究识别结果与用实测频率响应函数法的识别结果作比较。说明该方法具有良好的工程应用价值。     

基于最小秩修正的结构损伤识别方法

提出一种改进的最小秩修正法.通过引入损伤定位向量,首先确定损伤单元的个数,再由最小秩修正法求解损伤程度.该方法较好地解决了运用最小秩修正法时必须采用正确的模态个数的问题.以一个平面桁架结构为例验证该方法,并对测量噪音的影响进行讨论.结果表明,所提方法是准确可靠的,且对测量噪音有很强的鲁棒性.     

双层精密隔振平台的最优控制研究

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。     

复模态参数的整体分段识别法

介绍一种适用于大型或复杂机械结构的复模态参数识别法－Ｚ－Ｆ法，本方法不仅可以避免曲线拟合中的畸变。而且对密集模态仍能保持较高的识别精度，已成功地利用于Ｓ７５１２螺纹磨床的结构动力分析。     

轴向车铣理论切削力的研究

以瞬时切削面积为主要研究对象建立了瞬时切削力的计算模型,并对瞬时切削力的变化进行了仿真。结果表明,轴向车铣为多参数影响下的变切削力加工,单齿瞬时切削力在整个切削过程中都是一个变化量,且圆周刃为主切削刃,其切削力远大于端面刃。在一次完整的切削过程中,整个刀齿的瞬时切削力产生两次突变。     

薄带平整轧制时轧制压力模型的研究

考虑到轧辊的弹性变形以及轧件的弹性变形,建立了一套新的薄带平整轧制时的轧制压力模型。在模型中,对于一般薄带,考虑到停滞区的不对称性,采用混合摩擦理论分析了变形停滞区的摩擦力分布;而对于极薄带材,根据平整时塑性区相对弹性区缩小,摩擦力模型中的停滞区的范围并不止于塑性区,有可能扩大到弹性变形区这一特性,对相应的单位轧制压力分布情况进行了详细推导。同时,为了验证相关模型的准确性,采用该模型对宝钢1550CAL平整机相关典型规格产品轧制压力进行了理论计算,并在线实测出相应的轧制压力,其计算结果与实测值很好吻合,完全达到了工程上所需要的预报精度要求。因而该模型具有重要的理论意义和实用价值,可作进一步的推广与应用。     

基于Gauss—Newton法的含间隙动力系统的参数识别

运用适合非线性系统参数识别的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ方法,在对一含间隙的四自由度弹簧－质量振动系统做动力学分析的基础上,根据部分状态变量的观测值,进行了间隙和系统参数的评估。这些模拟用数据是计算机给模型化位移响应加“噪音”产生的。本文以具有良好收敛性的Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ法评估动力系统中间隙的数值模拟过程,有好的实用性,并且对解决机械系统和结构中其余类的离散非线性现象的识别具有指导意义。     

动态载荷的小波正交算子变换识别法

应用小波正交算子的信息压缩性质,建立了能量相对集中的动力学模型,从而得琶一种新的动态载荷识别方法－小波正交算子变换法。实例表明,该方法能较好地处理由于高阶模态信息贡献的载断对识别精度的影响问题。