運行變形振型和運行模態(tài)分析方法研究及軟件實現(xiàn).pdf

1、運行變形振型（ODS）分析和運行模態(tài)分析（OMA）因其無需測量輸入激勵力、安全性能好、不影響結(jié)構(gòu)正常使用等優(yōu)點成為了國內(nèi)外研究的熱點。由ODS可以獲知結(jié)構(gòu)在運行狀態(tài)下的各個時刻或特定頻率下的變形情況，而OMA可以獲得結(jié)構(gòu)的固有頻率，阻尼和模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù)。結(jié)合兩者的分析結(jié)果，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)在運行狀態(tài)下的振動變形情況和動態(tài)性能做綜合的分析，對結(jié)構(gòu)的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和振源識別等具有重要的意義。為此，本文研究并實現(xiàn)了時、頻域ODS和一種抗噪聲

2、能力強的基于半功率譜的運行模態(tài)參數(shù)識別方法——多參考點最小二乘復(fù)頻域法（pLSCF）。本文的主要工作內(nèi)容展開如：
　?。?）研究了ODS的基本性質(zhì)，ODS與模態(tài)振型的區(qū)別和聯(lián)系，時、頻域ODS的原理及其測量和計算方法。重點討論了幾種頻域ODS的計算函數(shù)以及它們之間的區(qū)別。
　?。?）為了更好的解決大噪聲下試驗數(shù)據(jù)的模態(tài)參數(shù)識別精度不高的問題，研究了多參考點最小二乘復(fù)頻域（pLSCF）法及穩(wěn)定圖的標(biāo)示方法，通過仿真案例驗證了p

3、LSCF法抗噪聲干擾能力強、穩(wěn)定圖清晰且穩(wěn)定的優(yōu)點。以半功率譜理論為基礎(chǔ)，研究了pLSCF方法在OMA中的應(yīng)用，通過仿真案例驗算并與專業(yè)模態(tài)分析軟件MACEC的模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果證明了本文基于半功率譜的pLSCF運行模態(tài)分析方法的正確性。
　?。?）在MATLAB環(huán)境下，開發(fā)了ODS動畫模擬以及OMA分析的軟件ODSMA。軟件能以慢速運動的方式模擬結(jié)構(gòu)的ODS空間響應(yīng)，可以很容易的觀察結(jié)構(gòu)的運行變形情況，識別振動變形過

4、大的位置；結(jié)合運行模態(tài)分析，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)運行狀態(tài)下的動態(tài)性能作綜合分析。軟件界面友好、編程規(guī)范、輔之以豐富的鼠標(biāo)和鍵盤控制，實現(xiàn)操作的人性化。
　?。?）以經(jīng)典GARTEUR飛機模型實測頻響函數(shù)數(shù)據(jù)和二維框架結(jié)構(gòu)時域響應(yīng)數(shù)據(jù)，分別驗證了ODSMA軟件對測力法和不測力法獲得的數(shù)據(jù)的ODS動畫模擬功能。通過一個三層框架結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)試驗，對軟件的各項功能進(jìn)行了一個完整應(yīng)用，結(jié)果表明軟件運行穩(wěn)定、結(jié)果可靠，可方便的應(yīng)用于結(jié)構(gòu)運行狀態(tài)下的振