【摘 要】
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随着工程结构的不断发展,结构的时变动力学特性成为研究者关注的重点之一,时变结构的模态参数辨识成为航空、航天器结构动力学研究领域的热点。时变结构的模态振型辨识对结构
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随着工程结构的不断发展,结构的时变动力学特性成为研究者关注的重点之一,时变结构的模态参数辨识成为航空、航天器结构动力学研究领域的热点。时变结构的模态振型辨识对结构设计、振动控制、损伤识别及健康监测具有重要的意义。本文针对工程需求,开展时变结构模态振型辨识的理论与方法研究,提出了用以描述时变结构的时间相关分部分式形式的参数化模型,将频域的时不变最小二乘频域法(LSFD)拓展到时频域,提出了一种最小二乘时频域(LSTFD)时变结构工作模态振型辨识方法。研究基于泛函序列时变自回归滑动平均模型(FS-VTARMA)的时域法,进行改进实现其对时变结构的模态振型辨识,利用数值仿真算例和实验数据,对所提出的最小二乘时频域模态振型辨识方法和基于泛函序列时变自回归滑动平均模型的时域法进行了分析和验证。本文研究成果可为工程中的时变结构模态振型辨识提供理论基础和技术支持。本文对时变结构模态振型辨识方法展开研究,主要研究工作如下:(1)对时变结构模态振型辨识的研究现状和现有的辨识方法进行了总结和分析,为进一步开展时变结构模态振型辨识理论和实验研究提供了参考。(2)梳理了时不变结构频域模态振型辨识研究中涉及的主要基础理论和研究方法,为时变结构时频域模态振型辨识方法研究提供了理论依据。(3)以时不变的参数化频域模态振型辨识方法为基础,建立时间相关分部分式形式的时变结构动力学参数化模型,将时不变的最小二乘频域法(LSFD)拓展到时频域,提出最小二乘时频域(LSTFD)时变结构工作模态振型辨识方法。(4)以基于泛函序列的时变自回归滑动平均(FS-VTARMA)参数化模型为基础,提出了基于求解时间相关自回归系数矩阵特征值和特征向量的时变模态振型辨识方法,实现了时域的时变结构模态振型辨识。(5)搭建了一个基于可移动质量块两端简支梁的时变结构,分别进行了“特征冻结”结构的参考实验和质量块连续移动的时变结构动力学实验。通过实验验证了本文所提出的时频域时变结构模态振型辨识方法,并与经典时域方法进行了对比。
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