伪可变复杂系统的计算机识别方法

伪可变体系是介于常可变与不变体系间的一种结构，通常其识别较为复杂。本文基于计算机分析方法，讨论了伪可变复杂系统的两种判别程序。首先给出仅有一个自内力模态下，简单情形的识别过程。然后分析迭代判别法在判定伪可变复杂系统中的应用。最后提出多阶段自内力模态识别法，结果表明这一方法通常要比迭代法简便得多。本研究结果有助于对现代预应力结构体系的研究．     

动载荷识别的广义域模态模型及其精度分析研究

基于广义域模态模型提出了一种仅用系统响应输出识别动态载荷的方法。以系统中的其它点作激励点来代替常常为不可达的实际载荷作用点，通过辨识得到系统模态参数并在模态和物理两种坐标下对动态载荷作出估算，从而避免通常对系统修改结构或改变边界条件而导致的识别误差。对该模型的误差传播牧场性与识别精度分析结果表明该方法能适用于工程实际动载荷测量。     

伪可变体系的几何构造分析

伪可变体系几何可变性的研究，对轻型结构的设计分析已变得十分重要。本文先分析能量与平衡之间的普遍关系，进而得出判定体系可变性的能量准则。通过拉格朗日乘子的引入，建立能量泛函，得出判定极值的二次型。然后证明了乘积力法与能量法的一致性，并讨论了宜于计算机分析实现的矩阵表示方法。结果表明，若二次型确定，则体系伪可变；当半确定时，体系部分伪可变部分可变；否则体系含二阶以上的无穷小机构。     

挠性航天器太阳翼全局模态动力学建模与实验研究

现代柔性航天器通常安装有大型太阳翼为其在轨运行提供所需动力. 航天器入轨后太阳翼展开并锁定成为铰链连接多板结构, 此类结构质量轻、跨度大、刚度低的特点使其低频振动和非线性振动问题越来越凸显. 分析和处理此类结构出现的复杂振动问题的关键在于建立系统精确的非线性动力学模型. 为此, 本文提出铰链连接多板结构解析全局模态的提取方法, 获取太阳翼的固有频率和解析函数表征的全局模态. 提出可变刚度的扭转弹簧等效模型, 考虑铰链非线性刚度及摩擦力矩等因素, 通过全局模态离散得到系统的低维高精度非线性动力学模型, 研究了太阳翼在周期激励作用下的非线性特性. 开展太阳翼地面振动实验研究, 采用锤击法获取系统模态, 利用振动台施加正弦扫频激励, 将物理实验结果与理论结果进行对比, 从而验证全局模态动力学建模方法的合理性与准确性. 结果表明, 铰链刚度等结构参数对系统固有特性的影响较大, 铰链的存在会使太阳翼的动态响应出现跳跃等非线性现象. 全局模态动力学建模方法能很好地解决多板结构在非经典边界下解析全局模态求解的困难, 系统全局模态反映的是系统各个部件弹性振动的真实模态, 所建立的动力学模型具有低维高精度的特点, 对于复杂组合结构非线性动力学建模具有重要的参考价值.      

伪可变体系的几何构造分析

伪可变体系几何可变性的研究，对轻型结构的设计分析已变得十分重要，本文先分析能量与平衡之间的普遍关系，进而得出判定体系可变性的能量准则。通过拉格朗日乘子的引入，建立能量泛函，得出判定极值的二次型。然后证明了乘积力法与能量法的一致性，并讨论了宜于计算机分析实现的矩阵表示方法。结果表明，若二次型确定，则体系伪可变；当关确定时，体系部分可变部分可变；否则体系含二阶以上的无究小机构。     

基于构件层次的铰接杆系结构几何稳定性讨论

考察构件刚度和构件撤除对杆件系统几何稳定性的影响.从常规结构稳定理论的角度审视铰接杆件系统几何稳定性问题.基于结构稳定的能量准则和刚度矩阵的构成分析,重新考察了Maxwell准则和平衡矩阵准则的充分必要性.解释了构件零刚度和构件撤除对体系几何稳定性影响的一致性.利用自应力矩阵的特性,提出并证明了一种快速识别杆系结构中“必需杆”的方法.一种多根构件撤除后体系几何稳定性的判别准则进而被发展.该判别准则的数值效率体现在仅利用原结构平衡矩阵一次分解后的信息,杆件撤除后体系平衡矩阵的秩可通过两小规模矩阵秩之间的关系来表示.     

基于实验模态参数的结构多层结合部参数识别

本文从一般情况出发，提出了一种利用结构实验模态参数与子结构有限元模型，识别结构多层结合部刚度与阻尼参数的方法。当结合部模态向量分别为可测，部分可测或不可测时，给出了相应的识别算法，特别地，当结合部模态向量为可测时，其识别算法无任何矩阵求逆运算。算例表明，本文方法具有满意的识别精度。     

结构碰撞振动的建模与模态截断

根据弹性体碰撞理论和结构模态分析,提出一种简便方法识别两弹性结构的碰撞恢复系数和碰撞速度,进而可确定碰撞阻尼,该方法及后继的碰撞振动分析涉及到结构模态截晰,为此,文中分析了模态截断对碰撞参数识别精度的影响,讨论了不同模态截断对研究碰撞系统动力学行为的作用。     

多自应力模态索穹顶结构的几何构造分析

索穹顶结构是发展和推广Fuller张拉整体结构思想后唯一实现的一种新型大跨空间结构,它的几何构造分析是一项非常重要的工作。本文在对一般空间杆件体系的分类、自应力模态和机构位移模态研究的基础上,从索穹顶结构特有的杆件拓扑关系入手,提出了单位整体可行预应力这一新概念,并最终解决了多自应力模态下该体系稳定性判定问题;通过对若干类型索穹顶结构的几何构造分析,得出了一些对结构设计有用的结论。     

曲率模态及其在桁架桥梁损伤识别中应用

当前桥梁的安全性问题日益引起人们的广泛关注,对桥梁结构进行状态监测和安全评估成为众多学者的研究课题。在目前所采用的各种方法中,模态分析法的应用最为广泛,通过监测桥梁的模态参数即可获得其状态信息。通常在模态分析中所采用的参数如：固有频率、振型等参数,反映的都是结构的整体特性,难以用来确定故障位置,只有利用能够表征结构局部特性信息的模态参数曲率模态的变化,才能完成桥梁状态监测工作。本文以1：10钢桁架桥梁模型为研究对象,用有限元模型及实验模型进行局部损伤的识别,实验采用锤击法及变时基(VTB)技术对桥梁模型进行了模态分析。识别表明,通过曲率模态的变化可明显识别结构的损伤部位,取得了很好的识别效果。为今后桥梁结构损伤识别提供了一种可行的研究方法。     

六面体柔性桁架多体结构的模态测试实验研究

采用半正弦冲击波形，通过内力激振的方法对六面体空间柔性格架结构进行了模态实验研究，得到了系统的前四阶固有频率和模态振型。比较实验结果与理论计算结果，二者能够很好的吻合，验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力激振的方法能够有效的激起结构的固有频率，所得的振动参数可为下一步空间柔性格架振动主动控制提供直接依据。     

模态分析和有限元法结合识别机械结构结合面动力学参数的研究

本文探讨了一种将实验模态分析和有限元法相结合，识别机械结构结合面动力学参数的新方法，以解决大型复杂机装拆不例，难于用实验方法识别部件间结合面动力学参数的问题。用些方法识别了一台遥臂钻床的接触度和接触阻尼。     

基于振动测试和有限元法的泵站厂房模态识别

模态参数识别在工程领域的应用非常广泛,相关研究具有重要的理论意义和实际工程应用价值。本文以某泵站厂房作为研究对象,分别采用增强型频域分解法(EFDD)和随机子空间识别法(SSI)对不同工况下的泵站厂房结构进行了模态参数识别,并与有限元法(FEM)的分析结果做了对比研究。结果表明,将EFDD和SSI方法应用于泵站厂房结构的模态识别是适用且可靠的,其中EFDD法计算速度较快,但需要拾取峰值判别特征模态,其精度受主观因素影响较大,而SSI法可自动识别相对稳定的特征模态。该结论可为实际工程应用提供参考。     

利用REDUCE语言识别结构系统的支承刚度

本文提出一种识别结构系统支承刚度的新方法，该方法以传递矩阵法为基础，利用ＲＥＤＵＣＥ计算机代数语言推导以刚度参数为未知数的非线性方程组，进而解此方程组识别结构系统的支承刚度。模态试验及计算实例验证了该方法的有效性和正确性。     

结构动力学中传递函数与模态参数识别

本文从任意粘性阻尼离散化线性结构系统的复模态理论出发,建立了结构系统传递函数与模态参数的一般解析关系式.在最优化方法基础上提出了两种传递函数和模态参数识别方法.用计算机试验、检验了两种识别算法的精度和使用范围.给出了真实结构识别全过程的实例.     

多自由度系统自然激励技术的统一模型

结构运行状态下的模态参数提取是结构健康监测系统需要解决的关键问题之一.自然激励技术的提出为大型复杂工程结构运行状态下的模态参数提取提供了一条新的途径.原始自然激励技术给出了单输入白噪声激励下利用结构位移响应的互相关函数进行模态识别的理论模型,对于多输入情况则缺乏相应的理论模型.本文在单输入理论模型的基础上进一步发展了自然激励技术:推导了多输入独立白噪声激励下多自由度系统结构位移响应的互相关函数的解析公式,并分析了它与单输入情况下互相关函数之间的关系;基于此互相关函数定义了一个新函数,证明它含有结构各阶模态信息,可以表达为一系列衰减正弦函数之和,并且各个组分正弦函数的频率等于各阶模态的有阻尼固有圆频率;提出了以新函数为核心的同时适用于单输入和多输入情况的模态识别算法,建立了自然激励技术的统一模型.     

基于复模态的控制力矩陀螺配置优化

由于陀螺耦合效应,系统动力学方程的特征值和特征向量皆为复数形式,不便于进行控制力矩陀螺的配置优化和控制律设计。本文基于复模态理论,构造出一种实数域上的伪模态矩阵,从而实现方程解耦。综合考虑结构模态、控制输入能量和传感器接收能量的复合优化准则,获得了控制力矩陀螺的最优配置。结果表明,采用线性二次型最优控制,能够快速将结构的响应振幅降至5%以内,验证了使用伪模态矩阵进行方程解耦的可行性及控制的有效性。     

基于时间响应函数的结构阻尼识别方法比较

研究了3种基于时间响应函数的结构阻尼识别方法, 包括对数衰减法、希尔 伯特方法和小波方法. 给出了3种方法的实现算法, 分析了对密集模态的识别能力. 构造仿真算例, 采用3种方法识别了5{\%}, 10{\%}和30{\%}噪声条件下的模态阻尼. 结果表明, 小波方法比对数衰减法和希尔伯特方法具有更好的噪声鲁棒性. 采用小波方法分析了润扬大桥结构健康监测系统获得的实测数据, 识别出了润扬大桥悬索桥前6阶模态参数, 第2阶和第3阶模态频率相差仅为0.015\,Hz. 研究表明, 小波方法具备噪声条件下密集模态的识别能力, 是工程中阻尼识别的优选方法.     

结构系统复模态参数识别及其应用

对于具有非比例阻尼的多自由度线性振动系统的研究需要用到复模态理论.本文根据复模态有关理论,分析了复模态传递函数和频响函数的特性,定义了模态固有频率和模态阻尼比,导出了频响函数与复模态参数的解析关系式。在此基础上,介绍了由频响数据识别复模态参数的导纳圆拟合法.为了进一步提高模态识别精度,还论述了由加速度频响数据识别复模态参数的两种迭代方法:分步迭代法和整体迭代法.文中还以某航天器刚性太阳电池板模态试验为例,介绍了利用导纳圆拟合法联机模态识别枝术,给出了两种方法的模态识别结果,并进行了比较.     

连结子结构与自由界面模态综合法在非线性动力分析中的应用

本文提出了一种由线性连接元和非线性连接元组成的连接子结构，并将这种连接子结构用于自由界面的模态综合技术。利用非线性振动理论的渐近方法，求得经模态综合法降维后系统方程的近似解析解。从而将具有连接子结构的自由界面的模态综合技术推广应用到具有局部非线性的复杂结构系统的动力分析，为利用非线性振动理论的渐近方法及动力系统理论进一步研究高维非线性动力学系统的振动特性、分岔及混沌行为创造了一种新的途径。算例表明，该方法具有足够的精度。