結(jié)構(gòu)熱模態(tài)識(shí)別方法及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)翼結(jié)構(gòu)的力學(xué)試驗(yàn)分為動(dòng)力特性分析試驗(yàn)和力學(xué)環(huán)境模擬試驗(yàn)兩類。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析及參數(shù)辨識(shí)是機(jī)翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性研究、響應(yīng)分析等方面的主要手段。將響應(yīng)之間的傳遞關(guān)系作為系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的加權(quán)表達(dá)式，從而使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行模態(tài)分析，完成了固有頻率、振型和模態(tài)阻尼比等模態(tài)參數(shù)的辨識(shí)。
　　 參數(shù)時(shí)變的現(xiàn)象廣泛存在于過(guò)程控制、航空航天、故障診斷、機(jī)器人控制等領(lǐng)域，由于時(shí)變系統(tǒng)的廣泛性、復(fù)雜性以及從時(shí)變系統(tǒng)獲得信息的局限性，時(shí)變系統(tǒng)的辨識(shí)與控制

2、問(wèn)題已經(jīng)成為系統(tǒng)科學(xué)和控制科學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。目前普遍采用的辨識(shí)算法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的局限性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的定常參數(shù)辨識(shí)方法建立在時(shí)不變或平穩(wěn)過(guò)程的假設(shè)基礎(chǔ)上，而現(xiàn)實(shí)中存在的信號(hào)或過(guò)程總是呈現(xiàn)出各種各樣的非平穩(wěn)性和時(shí)變性。目前對(duì)于時(shí)變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的研究還處于起步階段，鑒于時(shí)變結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性與系統(tǒng)的激勵(lì)和響應(yīng)密切相關(guān)，可以用振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)的時(shí)變特征反映結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化。
　　 熱彈性耦合分析過(guò)程包括氣動(dòng)加熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分

3、析、氣動(dòng)彈性分析等步驟。其中，熱模態(tài)分析是一個(gè)關(guān)鍵的承啟環(huán)節(jié)。熱彈性和熱氣動(dòng)彈性耦合效應(yīng)主要表現(xiàn)在溫度場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響。溫度的變化引起材料物理性能的變化，材料性能呈現(xiàn)非線性的特征。結(jié)構(gòu)裝配和初始溫度等因素產(chǎn)生的初變形對(duì)溫度場(chǎng)變化引起的熱應(yīng)力也有影響。這些都是從氣動(dòng)加熱開始到溫度場(chǎng)變化再到結(jié)構(gòu)剛度變化的正方向的熱彈性耦合和熱氣動(dòng)彈性耦合效應(yīng)。由于熱模態(tài)分析結(jié)果將極大影響熱彈性耦合分析精度，要求發(fā)展熱模態(tài)分析模型的確認(rèn)方法，以保證熱模態(tài)分

4、析結(jié)果的精度。
　　 本文以鋼板、鋁板為試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模擬機(jī)翼結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)之作常溫態(tài)和變溫情況下的動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)研究，并將實(shí)驗(yàn)力學(xué)中圖像處理方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)熱模態(tài)分析。論文的主要工作如下：
　　 1、第一章對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的方法進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)對(duì)目前線性時(shí)變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的辨識(shí)方法進(jìn)行了歸納，分析了各種方法的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題。并對(duì)時(shí)變結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識(shí)的意義進(jìn)行了論述，針對(duì)目前辨識(shí)方法的問(wèn)題，提出本文的研究方法。
　　 2、第二章對(duì)時(shí)

5、變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的應(yīng)用背景、研究意義、國(guó)內(nèi)外研究狀況、已有的辨識(shí)方法以及存在的問(wèn)題作了全面的論述，為開展時(shí)變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的研究提供了全面的參考，分析了線性時(shí)變系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)的必要性。
　　 3、第三章針對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是在振動(dòng)理論指導(dǎo)下，依靠先進(jìn)的動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)對(duì)實(shí)物進(jìn)行測(cè)量，利用實(shí)測(cè)到的傳遞函數(shù)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別，從而得到實(shí)物的固有頻率。本章以鋼板模型為研究對(duì)象，以試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析理論為基礎(chǔ)，運(yùn)用CRAS軟件及