[发明专利]基于双指数窗函数法的结构模态参数识别方法有效

专利信息
申请号: 201911149636.1 申请日: 2019-11-21
公开(公告)号: CN110849971B 公开(公告)日: 2021-05-18
发明(设计)人: 圣小珍;张淑敏;杨世均;陈宗平;郎世伟;史佳伟 申请(专利权)人: 西南交通大学
主分类号: G01N29/04 分类号: G01N29/04;G01N29/44;G06F30/23
代理公司: 成都正华专利代理事务所(普通合伙) 51229 代理人: 李蕊
地址: 610031*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 基于 指数 函数 结构 参数 识别 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于双指数窗函数法的结构模态参数识别方法,其包括通过锤击法获取结构上若干测点的时域信号;引入衰减率为b的指数窗函数,并对加速度和力时域信号进行加窗,引入时间长度T来消除有限长信号截断后傅立叶变换引起的误差,构建理论截断加窗导纳;利用测试加速度和力时域信号,构建测试的截断加窗导纳;获取结构所有测点平均的测试截断加窗导纳的峰值作为结构的固有频率;给定衰减率b1、衰减率b2,对理论/测试截断加窗导纳取实部得到关于衰减率、模态参与系数、固有频率、阻尼比的方程组,采用非线性方程求解器求解方程组得到每个测点在固有频率下的阻尼比。之后对所有测点的阻尼比求平均作为结构的阻尼比。

技术领域

本发明涉及结构模态参数识别技术,具体涉及基于双指数窗函数法的结构模态参数识别方法。

背景技术

结构的阻尼是描述结构能量耗散的重要参数,在工程领域中应用广泛,一般通过试验获取。实际结构的阻尼特性非常复杂,目前为止,还未建立一种完备又有效的阻尼模型来描述结构的阻尼特性。已有的阻尼模型大多数是在经验假设的前提下提出的。

结构阻尼的识别方法有很多,目前广泛采用试验模态分析方法来对固有频率和阻尼比进行识别,主要分为时域分析方法和频域分析方法,如正交多项式拟合、最小二乘复指数法、最小二乘复频域等方法,虽然这些方法已在工程上得到了广泛应用,但每种方法各有其优势和不足。目前,阻尼识别的各种方法仍在发展当中,如近年来得到广泛认可的LMSPolyMAX。本发明主要通过对结构的导纳进行加窗处理,进一步通过求解含模态参数的非线性方程组对结构的模态参数进行求解,过程简便,实现度高,衰减率可针对不同结构灵活选取,有益于工程应用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足,本发明提供了一种基于双指数窗函数法的结构模态参数识别方法,主要用于大型复杂结构。

为了达到上述发明目的,本发明采用的技术方案为:

提供一种基于双指数窗函数法的结构模态参数识别方法,其包括:

S1、通过锤击法获取结构上若干测点的加速度和力的时域信号;

S2、引入衰减率为b的指数窗函数,并对力和加速度进行加窗,引入时间长度T构建结构的理论截断加窗导纳

w(t)=e-bt,(t≥0)

其中,w(t)为指数窗函数;t为时间;e对自然对数;R为模态阶数;αs为第s阶模态参与系数;ω为频率;ωs和分别为第s阶的模态频率和阻尼比初始值;为引入窗函数后增加的阻尼比;i为虚数单位;

S3、利用测试加速度和力时域信号,构建测试截断加窗导纳

其中,为加窗截断加速度频域信号,加窗截断力频域信号;

S4、获取结构所有测点平均后的测试截断加窗导纳的峰值作为结构的固有频率;

S5、给定衰减率b1、衰减率b2,对理论截断加窗导纳和测试截断加窗导纳取实部得到关于衰减率b1、衰减率b2、模态参与系数αs、固有频率ωs、阻尼比的方程组;采用非线性方程求解器求解方程组得到每个测点在固有频率下的阻尼比;之后对所有测点的阻尼比求平均作为结构的阻尼比。

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