海洋平臺模態(tài)振型直接擴階及阻尼特性識別方法研究.pdf

1、在實際的海洋平臺動力響應(yīng)測試中，由于受到傳感器數(shù)目及布置位置限制，實際測試獲得的自由度信息遠(yuǎn)小于有限元模型的自由度信息，模態(tài)空間不完備問題突出。同時在進(jìn)行損傷診斷與安全評估時，建立準(zhǔn)確的有限元模型十分必要，然而在有限元模型建模過程中，通常忽略阻尼的影響，或者將結(jié)構(gòu)的阻尼假設(shè)為比例阻尼，或者假設(shè)為Liang模型。比例阻尼無法描述試驗測試所得的復(fù)振型，而Liang模型雖然在工程上應(yīng)用較多，但是它認(rèn)為所有節(jié)點處的集中阻尼大小一致，因此適用范圍

2、受限。
　　 本文針對實測模態(tài)空間不完備性及有限元建模未準(zhǔn)確考慮阻尼特性這兩方面，對模態(tài)擴階及阻尼矩陣識別進(jìn)行基礎(chǔ)性研究工作，并在實驗中利用海洋平臺模型來驗證模態(tài)擴階方法的準(zhǔn)確性，采用鋼制懸臂梁模型驗證阻尼矩陣方法的可行性，具體進(jìn)行工作如下：
　　 針對模態(tài)信息不完備的問題，提出一種基于復(fù)合向量的直接擴階方法，該向量由對應(yīng)于主自由度的實測振型值與對應(yīng)于從自由度的待估算值組成。依靠實測模態(tài)及有限元模型信息對復(fù)合向量中未測試

3、自由度的振型值進(jìn)行重新估算，進(jìn)而獲得空間完備的模態(tài)振型。本方法首先通過五自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)驗證方法的準(zhǔn)確性，除此之外通過海洋平臺模型實驗驗證該方法用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有效性與工程適用性。
　　 本文發(fā)展了一種適用于識別非比例阻尼矩陣的方法，首先確定初始阻尼矩陣的非零值分布形式，然后將阻尼矩陣分解，利用實測振型信息及有限元模型質(zhì)量、剛度矩陣及模態(tài)振型構(gòu)造方程組，求解各個分解矩陣修正系數(shù)，從而獲得識別后阻尼矩陣。文中將通過懸臂梁結(jié)構(gòu)及簡化

4、海洋平臺模型展示該方法的具體應(yīng)用過程。數(shù)值模擬過程中充分考慮到空間不完備與噪聲，證明了在空間不完備及噪聲影響下該方法的有效性，并通過一懸臂梁物理模型試驗驗證方法在實際測試中的適用性。
　　 本文研究的擴階方法考慮到建模的誤差，并且不需要質(zhì)量歸一化以及實測模態(tài)與有限元振型的比例關(guān)系，除此之外較傳統(tǒng)方法在低階模態(tài)上具有較高精度。文中發(fā)展的阻尼矩陣識別方法充分考慮到阻尼的非比例特性，而且只需要實測模態(tài)的低階模態(tài)，并且允許實測模態(tài)存在較