基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别方法

论文摘要

为了准确获得结构的固有频率、阻尼比与振型,将变分模态分解与奇异值分解相结合,提出一种新的结构模态参数识别方法;基于已有时频参数识别方法,根据测量的脉冲激励与加速度响应估计系统的频响函数,对系统的频响函数进行反傅里叶变换得到脉冲响应函数;对各测点的脉冲响应函数进行变分模态分解,得到与结构固有频率对应的本征模态分量;提取本征模态分量的固有频率,利用与固有频率相近的本征模态分量作为行向量构造奇异值分解矩阵,对所构矩阵做奇异值分解,利用最大奇异值重构左、右奇异值向量,识别结构的振型、固有频率和阻尼比;通过四自由度质量-弹簧-阻尼模态仿真试验和车体横梁锤击模态试验,验证了所提出的模态参数识别方法的有效性。研究结果表明:在四自由度理论模型参数识别中,系统固有频率和阻尼比的识别结果与理论计算结果的最大相对误差分别不超过0.025%和1.490%,理论计算与识别的1～4阶振型的模态置信度分别为0.999、1.000、0.999和0.999;在车体横梁锤击模态试验中,提出方法识别的固有频率和阻尼比与理论计算结果的最大相对误差分别不超过1.57%和1.47%,且车体横梁的理论振型与识别振型趋势相同。可见,提出的方法能有效识别结构的模态参数。

论文目录

• 0 引 言
• 1 变分模态分解和奇异值分解的基本原理
•   1.1 变分模态分解
•     1.1.1 构造变分问题
•     1.1.2 约束变分问题求解
•   1.2 奇异值分解
• 2 基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别
• 3 理论验证
• 4 试验验证
•   4.1 模态试验
•   4.2 模态参数识别与性能比较
• 5 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 沈健,赵文涛,丁建明

关键词: 车辆工程,结构,模态参数,脉冲响应函数,变分模态分解,奇异值分解,参数识别

来源: 交通运输工程学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 铁路运输

单位: 中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院,西南交通大学牵引动力国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金项目(51875481),四川省重点研发项目(2017GZ0088)

分类号: U266

DOI: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2019.06.008

页码: 77-90

总页数: 14

文件大小: 3604K

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