一种机械装备结构运行状态下的频响函数识别方法

摘要

本发明公开了一种机械装备结构运行状态下的频响函数辨识方法，其将工作模态分析方法辨识所得结构的固有频率与阻尼比和实验模态分析方法辨识所得结构的模态振型相结合，合成后得到频响函数，其包括：(1)对装备进行实验模态分析实验，得到结构的模态振型；(2)对装备进行工作模态分析实验，得到结构固有频率和阻尼比；(3)对(1)中得到的模态振型和(2)中得到的固有频率和阻尼比按一定方式进行合成，得到结构工作状态下频响函数。本发明的方法弥补了现有工作模态分析方法不能得到结构频响函数的不足，进一步提高了OMA方法的实用性。

主权项

一种机械装备结构运行状态下的频响函数辨识方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)对机械装备结构进行试验模态分析(EMA)实验，相应获得包含所设定的n阶模态参数的频响函数[H(ω)]₀，其中模态参数包括固有频率ω_0n,r、阻尼比ξ_0r和模态阵型{φ}_0r：${\left[H\left(\omega \right)\right]}_0=\underset{r=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\left\{\phi \right\}}_{0r}{\left\{\phi \right\}}_{0r}^T}{-{\omega }^2+2{\mathrm{j\xi }}_{0r}{\omega }_{0n,r}\omega +{\omega }_{0n,r}^2}---\left(1\right)$其中：j为虚数单位，ω为自变量，单位为rad/s，{φ}_0r为敲击实验得到的第r阶模态的模态振型，ω_0n,r为敲击实验得到的第r阶模态的固有频率，ξ_0r为敲击实验得到的第r阶模态的阻尼比；(2)对机械装备结构进行工作模态分析实验，相应获得反映各阶模态的振动响应功率谱，该功率谱中具有多个极点，并且各个极点分别对应于一组用于表征机械装备结构动力学特征的模态参数，即第r阶模态的固有频率ω_1n,r和阻尼比ξ_1r；(3)将步骤(2)所得固有频率ω_1n,r、阻尼比ξ_1r代入步骤(1)的频响函数[H(ω)]₀中，分别代替ω_0n,r、ξ_0r，即可获得合成的频响函数[H(ω)]：$\left[H\left(\omega \right)\right]=\underset{r=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{{\left\{\phi \right\}}_{0r}{\left\{\phi \right\}}_{0r}^T}{-{\omega }^2+2{\mathrm{j\xi }}_{1r}{\omega }_{1n,r}\omega +{\omega }_{1n,r}^2}---\left(2\right)$该频响函数[H(ω)]即为机械装备结构在运行状态下的频响函数。