基于矩函數(shù)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型確認方法研究.pdf

1、利用對實際結(jié)構(gòu)進行試驗測試獲得的試驗數(shù)據(jù)來改善結(jié)構(gòu)的設(shè)計模型，使之能夠在精度要求的范圍內(nèi)精確地反映結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性，這一過程便稱為模型確認。模型確認可以用來確認設(shè)計模型是否有效，這是一個復(fù)雜的過程，它包括有限元建模、模態(tài)測試、模型校準、相關(guān)性分析及模型修正等步驟。
　　隨著激光掃描測試技術(shù)的發(fā)展，如三維激光掃描測振系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠得到結(jié)構(gòu)非常詳細的全域模態(tài)振型。此時的測試數(shù)據(jù)包含大量的振型信息，面對如此冗余的振型數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的相關(guān)性

2、分析、模型修正及模型確認方法面臨重要的挑戰(zhàn)。本文提出了一種將矩函數(shù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型確認的新方法，利用結(jié)構(gòu)模態(tài)振型圖像的矩函數(shù)提取結(jié)構(gòu)模態(tài)振型的矩特征，并將之應(yīng)用于模型確認過程中的相關(guān)性分析與模型修正兩個步驟。
　　本文主要研究了兩種矩函數(shù)：Tchebichef矩及Radial Tchebichef矩。首先，對利用矩函數(shù)進行結(jié)構(gòu)模態(tài)振型描述的方法進行了介紹，并比較了三種矩函數(shù)—Tchebichef矩、Radial Tchebic

3、hef矩、Zernike矩在不同形狀的圖像描述中的特性，總結(jié)出了各個矩的適用范圍。然后，分別研究了Tchebichef矩在平板結(jié)構(gòu)振型描述及相關(guān)性分析和Radial Tchebichef矩在圓盤結(jié)構(gòu)振型描述及相關(guān)性分析中的特性。研究表明，利用矩函數(shù)描述結(jié)構(gòu)的模態(tài)振型能在保留振型特征的基礎(chǔ)上有效地壓縮振型數(shù)據(jù)，基于矩函數(shù)的相關(guān)性分析能有效地進行模態(tài)對匹配，且對于匹配的模態(tài)對，還能通過對其振型進行分解，找出試驗與有限元模型的差異所在。此外，

4、對于循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)，由于Radial Tchebichef矩的旋轉(zhuǎn)不變性，利用其進行相關(guān)性分析時能夠很好地區(qū)分出重模態(tài)，并得到重模態(tài)對之間的轉(zhuǎn)角。最后，對矩函數(shù)在模型修正中的應(yīng)用進行了探討研究。通過激光掃描測振系統(tǒng)對一平板進行模態(tài)測試，并利用Techbichef矩對其模型修正，以及利用Radial Tchebichef矩對某航空發(fā)動機輪盤進行模型修正的實例研究，表明同時利用頻率和模態(tài)振型矩函數(shù)的模型修正方法比僅利用頻率或模態(tài)振型矩函數(shù)作為