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声激励下结构模态参数识别的试验研究

伍特辉  
【摘要】:在结构故障诊断、健康监测、振动设计等诸多领域中,结构模态参数的获得是十分重要的基础。在常规的模态实验中,激励方式常采用锤击或激振器激振,但对一些精密仪器或结构,常规的激振方式的使用会受到限制,此时采用声音进行非接触式激励是一种很好的选择。例如卫星结构、载人航天器结构等,常规的激振方式有可能会对其造成损伤。还有一些处于特殊环境下的结构,如处于高温下的结构,此时常规的激振方式也难以实施。另外,航天器在高速飞行时,其本身也会受到强烈的噪声激励。因此,研究声音激励下的结构振动特性参数识别具有重要的意义和价值。 与常规的激振方式相比,声激励对结构的输入无法精确测量和准确控制,声音激励下结构振动响应信号的信噪比也比较差,这给结构振动特性参数识别带来了很大困难。本文主要针对上述背景展开研究工作。 本文完成的主要工作内容如下: 1.综述了振动模态分析在工程领域的应用背景和意义,以及国内外在该领域的研究现状。总结了多种模态参数识别的方法,对各种模态参数识别方法进行了比较详细的分析。 2.构建了以硬件PXI和软件LabVIEW为基础的声音激励实验系统。 3.进行了声音激励下飞机模型的模态实验,对飞机模型进行了结构振动特性有限元分析。 4.将随机减量法和和自然激励法分别与ERA法相结合,应用MATLAB语言编写了两种模态参数识别的程序,并运用实验采集的数据进行了模态参数识别;与商业化软件I-DEAS的模态参数识别结果进行了对比。 研究表明,本文编制的两种模态参数识别方法是有效的,可以用于声音激励下结构模态参数识别;用声音激励进行结构低频模态参数识别是可行的。


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