結(jié)構(gòu)熱模態(tài)識別方法及其實驗研究.pdf

1、機翼結(jié)構(gòu)的力學試驗分為動力特性分析試驗和力學環(huán)境模擬試驗兩類。實驗?zāi)B(tài)分析及參數(shù)辨識是機翼結(jié)構(gòu)動力特性研究、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)表達式，從而使得試驗數(shù)據(jù)能夠進行模態(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。
　　 參數(shù)時變的現(xiàn)象廣泛存在于過程控制、航空航天、故障診斷、機器人控制等領(lǐng)域，由于時變系統(tǒng)的廣泛性、復(fù)雜性以及從時變系統(tǒng)獲得信息的局限性，時變系統(tǒng)的辨識與控制

2、問題已經(jīng)成為系統(tǒng)科學和控制科學的熱點問題之一。目前普遍采用的辨識算法在實際應(yīng)用中存在一定的局限性，因為傳統(tǒng)的定常參數(shù)辨識方法建立在時不變或平穩(wěn)過程的假設(shè)基礎(chǔ)上，而現(xiàn)實中存在的信號或過程總是呈現(xiàn)出各種各樣的非平穩(wěn)性和時變性。目前對于時變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)辨識的研究還處于起步階段，鑒于時變結(jié)構(gòu)的振動特性與系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)密切相關(guān)，可以用振動響應(yīng)信號的時變特征反映結(jié)構(gòu)的參數(shù)變化。
　　 熱彈性耦合分析過程包括氣動加熱計算、結(jié)構(gòu)溫度場分

3、析、氣動彈性分析等步驟。其中，熱模態(tài)分析是一個關(guān)鍵的承啟環(huán)節(jié)。熱彈性和熱氣動彈性耦合效應(yīng)主要表現(xiàn)在溫度場對結(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)生的初變形對溫度場變化引起的熱應(yīng)力也有影響。這些都是從氣動加熱開始到溫度場變化再到結(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?zāi)Ｐ?，模擬機翼結(jié)構(gòu)形態(tài)對之作常溫態(tài)和變溫情況下的動力學試驗研究，并將實驗力學中圖像處理方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)熱模態(tài)分析。論文的主要工作如下：
　　 1、第一章對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識的方法進行了綜述，重點對目前線性時變結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的辨識方法進行了歸納，分析了各種方法的特點及存在的問題。并對時變結(jié)構(gòu)參數(shù)辨識的意義進行了論述，針對目前辨識方法的問題，提出本文的研究方法。
　　 2、第二章對時

5、變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識的應(yīng)用背景、研究意義、國內(nèi)外研究狀況、已有的辨識方法以及存在的問題作了全面的論述，為開展時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識的研究提供了全面的參考，分析了線性時變系統(tǒng)參數(shù)辨識的必要性。
　　 3、第三章針對試驗?zāi)Ｐ瓦M行振動測試，試驗?zāi)B(tài)分析是在振動理論指導(dǎo)下，依靠先進的動態(tài)測試技術(shù)對實物進行測量，利用實測到的傳遞函數(shù)進行模態(tài)參數(shù)識別，從而得到實物的固有頻率。本章以鋼板模型為研究對象，以試驗?zāi)B(tài)分析理論為基礎(chǔ)，運用CRAS軟件及