检索结果-内蒙古大学图书馆

该文详细研究了现代时序方法在动态载荷识别中的应用,建立了由时序方法进行载荷识别的理论基础.提出了逆传系统法来识别动态载荷,仿真验证了时序理论可用于动态载荷识别;首次将时序去卷方法应用于动态载荷识别,对动态载荷识别有意义的去卷平滑和去卷滤波两类问题进行了深入研究;解决了同时识别多个激励力的问题;对于仅已知系统响应情况下的动态载荷识别,提出了采用适应性滤波技术在傅谱域构造窗函数实现对动态载荷的识别.仿真实例和掘进机简化模型上所进行的激振实验证明了上述方法具有较高的识别精度和对噪声的高芳自适应性及对动态载荷良好的跟踪性能;同进还利用导师曾参加的八五攻关课题中实测到的AM-50型掘进机信号进行了实际动态载荷的识别,进一步验证了上述理论在实际工程中应用的有效性和可行性.

关键词：动态载荷识别时序方法去卷滤波适应性滤波

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动态载荷识别中信号采样时间选取原则

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武汉大学学报（工学版） 2009年第2期42卷 231-235页

作者：余震蔡元奇朱以文韩芳武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

在动态载荷反分析和识别过程中,离散响应测试信号的采样时间Δt对荷载识别的计算量精度和稳定性都有重要影响,因此在进行荷载反分析测试时,必须合理确定采用时间Δt.以往的工作一般是借鉴正分析时确定采样时间Δt的方法,或者是从数值计... 详细信息

在动态载荷反分析和识别过程中,离散响应测试信号的采样时间Δt对荷载识别的计算量精度和稳定性都有重要影响,因此在进行荷载反分析测试时,必须合理确定采用时间Δt.以往的工作一般是借鉴正分析时确定采样时间Δt的方法,或者是从数值计算要求的角度提出确定Δt的方法,没有从反分析的角度来确定Δt,导致识别的不正确.为此从研究反分析问题的特点,即从分析其特有的不适定性出发,提出了新的Δt的确定原则,并根据这一原则推导了相应的Δt的计算方式.应用新的原则和公式,在实际计算中取得识别精度高、稳定性好、减少计算量的效果,为合理、正确地识别动荷载提出了依据和保证.

关键词：采样时间动态载荷识别不适定性时域精度

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动态载荷识别的计算反求技术研究

动态载荷识别的计算反求技术研究

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作者：刘杰湖南大学

学位级别：博士

在诸多工程实际问题中如结构的强度分析、系统的健康检测与故障诊断、结构动力修改和动力学优化设计等,作用在结构上的动态载荷的确定是非常重要和必要的。只有获取了准确可靠的动态外荷载,才有可能应用各种先进的方法,确保工程结构可... 详细信息

在诸多工程实际问题中如结构的强度分析、系统的健康检测与故障诊断、结构动力修改和动力学优化设计等,作用在结构上的动态载荷的确定是非常重要和必要的。只有获取了准确可靠的动态外荷载,才有可能应用各种先进的方法,确保工程结构可靠性和安全性,满足现代工业、国防等的需要。然而在一些情况下如高大建筑物受的风载荷、海洋平台所受的冰载荷、车辆行驶中受到路面的激励等,受技术条件或经济条件的限制,对结构所受的动态载荷很难直接进行测量。由于结构响应的测量相对容易和准确,因此利用测量的响应进行载荷识别的反分析技术正日益成为载荷获取的一种重要的间接手段。动态载荷识别是一个反卷积求解问题,属于结构动力学的第二类反问题。由于载荷识别反问题往往是不适定的,病态的系统核矩阵和测量响应中的噪声可能会使反求的动态载荷严重偏离实际。为此,本文针对如何有效解决载荷识别过程中的不适定性问题展开系统研究,力求在动态载荷识别的实用性的计算反求算法方面做出一些有效的尝试和探索。本文探讨的动态载荷计算反求技术的研究思路是从结构动力响应关系式的三个方面即动态载荷、系统核函数矩阵和结构响应展开的。首先,为了克服系统核函数矩阵的病态性,研究了多种正则化方法及改进的正则化方法；其次,为了在时域内准确描述的动态载荷的变化形式,研究了动态载荷识别的形函数法；再次,为了充分利用测量的结构响应和计算的核函数响应,研究了动态载荷识别的时间域伽辽金法；另外,还考虑动态载荷识别的建模过程中存在的不确定性,研究了基于区间的不确定性结构动态载荷识别方法。以下为本文开展和完成的主要研究工作： (1)研究了基于一般正则化方法的动态载荷识别技术。将动态载荷在时间域内用一系列脉冲或阶跃核函数来表示,结构的响应是核函数引起的响应与动态载荷的卷积分。在线性时不变假设下,将结构动力响应的卷积分进行离散,并在此基础上分析了载荷识别反问题的不适定性。针对测量的响应数据中带有噪声时载荷识别的困难,从变分原理、谱分解和迭代几个方面,探讨了多种正则化方法及正则化参数选择方法,有效改善了动态载荷识别过程中的病态性,稳定地实现了动态载荷的近似重构。 (2)基于紧算子的奇异值理论,发展了两种新的正则方法即改进的正则化方法和多水平正则化方法,更准确稳定地实现了动态载荷的识别。针对正则化算子的形式,构造并证明了一种改进的正则化算子,在此基础上进一步证明了这种改进的正则化解的最优渐近收敛性。针对正则化算子的结构,将核函数矩阵的奇异值按大小分成不同的水平,并采用不同正则化参数进行修正,从而发展了多水平正则化方法。为了合理地确定多水平正则化方法中不同水平奇异值的分界点及相应的最优正则化参数,提出了基于多目标遗传算法结合L曲线或广义交叉验证准则的求解策略。本章所发展的正则化方法不仅提高载荷识别准确性,而且有效改善了载荷识别的稳定性。 (3)提出了动态载荷识别的形函数法。借鉴有限元方法在空间域离散化场变量的思想,将动态载荷在时间域内离散为一系列时间单元。假定时间单元内的动态载荷以某种函数形式变化,以插值或者拟合来构造动态载荷的各类形函数。通过少数几次有限元计算即可求得形函数载荷的响应。在整个时间域内组装单元的形函响应矩阵得到整体的形函响应矩阵,进而建立载荷识别的形函数正向模型。动态载荷识别的形函数法不仅能在采样周期加大时仍然保证较好的载荷识别精度,而且减少了载荷反求的计算量。 (4)提出了动态载荷识别的时间域伽辽金法。将计算的核函数响应和测量的结构响应在时域内也划分单元,并在时间单元内通过基函数来构造其变化形式。通过最小二乘拟合可直接得到各基函数的系数。将拟合结果代回原结构动力响应卷积分关系式,并选择基函数作为权函数。令卷积分等式两边的残差乘以权函数的时域积分为零,从而构造出动态载荷识别的时间域伽辽金法。这种方法具有很强的噪声适应能力,有效地保证了载荷识别的稳定性。 (5)基于区间分析方法,发展了不确定性结构的动态载荷识别方法。建立不确定性结构的动力响应关系式,并以区间数学理论为基础将其中的不确定性参量以区间来描述和定量化。利用基于一阶泰勒展式的区间分析方法将不确定性结构的动态载荷识别转化为两类确定性反问题,即不确定参量中点处的动态载荷识别和动态载荷关于不确定性参量的梯度的识别。利用正则化化方法稳定实现这两类确定性反问题的求解,并通过区间运算实现不确定性结构所受动态载荷上下界的确定。这种方法能客观估计和评价结构不确定性对动态载荷识别结果的影响。 (6)开展了动态载荷识别方法的实验研究和软件开发。建立圆筒结构的冲击载荷实验,以实验测量的结构动态响应和相应有限元模型计算的核函数响应对圆筒结构所受力锤的冲击载荷进行了识别。开发了动态载荷识别软件包,该软件包集成了多种核函数和正则化方法,方便了在工程

关键词：动态载荷识别反问题正则化形函数法时间域伽辽金法不确定性载荷识别区间分析不适定性

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动态载荷识别的小波正交算子变换法

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甘肃工业大学学报 2001年第2期27卷 102-105页

作者：杨萍李鹤岐李有堂甘肃工业大学机电工程学院甘肃兰州730050 甘肃工业大学材料科学与工程学院甘肃兰州730050

在动态载荷识别动力学方程中引入离散正交小波 (即Haar小波正交基 ) ,从而得到了一种新的动态载荷识别方法小波正交算子变换法 .此方法对高阶模态信息能有效地提取 ,克服了傅立叶变换的缺点 ,从而提高了动态载荷的识别精度 .

关键词：动态载荷识别正交算子交换法小波分析动力学方程

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动态载荷识别的优化方法研究

动态载荷识别的优化方法研究

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作者：谢晓蓓哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

目前,动态载荷识别领域应用较为广泛的一类方法是频域法,该方法起步较早,主要原理是对频域中的频响函数矩阵求逆,然后通过测得的响应和频响函数矩阵的逆矩阵求出未知载荷。在该方法中,系统输入输出呈线性关系,因此能够将动态载荷识别这... 详细信息

目前,动态载荷识别领域应用较为广泛的一类方法是频域法,该方法起步较早,主要原理是对频域中的频响函数矩阵求逆,然后通过测得的响应和频响函数矩阵的逆矩阵求出未知载荷。在该方法中,系统输入输出呈线性关系,因此能够将动态载荷识别这一复杂问题简单化,从而方便工程应用。在识别过程中,频域法的困难在于如何获得条件数较小的频响函数矩阵,使得系统误差较小,从而准确的识别动态载荷。而频响函数矩阵的特性与参与识别的响应点特性有着一定的关系。遍历所有响应点组合的方式虽然可以从中选出条件数最小的频响函数矩阵,但却因计算量庞大(计算量随响应点数量增加呈指数级增长),而不适用于响应点数量较多的情况。本文针对工程上实测响应点较多的情况,通过分析单自由度系统及多自由度系统的频响函数矩阵,以响应点组合的频响函数矩阵的条件数作为目标函数,建立了动态载荷识别响应点选择的优化模型。该优化模型的数学模型属于整数规划中的0-1规划,其优化问题则属于离散领域的优化问题。本文用了一种基于改进离散粒子群算法的求解方法对该优化问题进行求解,该算法能够快速地解决庞大规模的组合优化问题。在对本文中优化模型研究的基础上,对几种常见的惯性因子设置策略做了说明和对比。最后,通过matlab仿真实验,分析了仿真的结果。实验结果验证了该模型能够在响应点数目较多的情况下,快速有效的选择出较优响应点组合,从而能够说明该模型及其求解方法在实际工程应用中具有较高的实用价值。

关键词：动态载荷识别频域法 0-1规划离散粒子群算法

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动态载荷识别的小波时间元法与移动载荷识别技术研究

动态载荷识别的小波时间元法与移动载荷识别技术研究

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作者：蒙象华湖南大学

学位级别：硕士

在工程问题中,振动源的获取,即结构所受载荷的确定具重要实际意义。在大多数情况下,结构所受载荷都是随时间变化的,即为动态载荷,获取准确的动态载荷是进行工程结构可靠性和安全性设计等的重要前提。本文从结构响应出发,对动态载荷及移... 详细信息

在工程问题中,振动源的获取,即结构所受载荷的确定具重要实际意义。在大多数情况下,结构所受载荷都是随时间变化的,即为动态载荷,获取准确的动态载荷是进行工程结构可靠性和安全性设计等的重要前提。本文从结构响应出发,对动态载荷及移动载荷的识别方法进行研究。在动态载荷识别过程中,结合小波分析和残值最小平方和法建立了动态载荷识别的正问题模型,并针识别过程中存在的病态性,应用正则化方法实现稳定识别;在移动载荷识别过程中,研究了分布参数梁模型的移动载荷识别方法以及不同噪声水平对该方法识别结果的影响,同时考虑了梁模型参数的不确定性对识别结果的影响。本文的主要工作如下:(1)提出一种结构动态载荷识别方法,即基于小波多分辨分析和加权残值最小二乘时间元法的识别方法。在小波尺度下,对时域内的动态载荷进行小波变换,获取小波形函数描述的待识别载荷;利用结构动力响应卷积分关系式,使得测量响应与卷积分式计算响应的残值平方和最小,从而建立动态载荷识别正向模型。由于正问题模型核函数矩阵的病态性以及测量响应不可避免地包含一定的观测噪声,从而产生识别结果误差较大的问题;本方法在识别过程中结合正则化方法,实现动态载荷的稳定识别。(2)针对分布参数梁模型,研究了一种基于模态力的移动载荷识别方法。该方法首先对多个测量响应应用模态坐标变换得到各阶模态响应;然后通过Green核函数法建立各阶模态响应与模态力的正问题模型;由于正问题模型核矩阵也存在病态性,因此使用正则化方法,由模态响应识别出模态力;最后将模态力通过坐标变换转化为空间移动载荷,从而实现移动载荷的准确识别。由于正则化方法具有滤噪作用,因此该方法具有良好的抗噪声能力。(3)考虑结构参数不确定性,结合区间分析研究了基于参数不确定性的移动载荷识别方法。利用区间对梁结构参数不确定性进行建模,将移动载荷在参数区间中点处进行为泰勒展开,并结合正则化方法识别出区间中点处的移动载荷;然后,使用中心差分法对各个不确定性参数进行敏感性分析,得到敏感性曲线;最后,结合区间中点处的移动载荷和敏感性曲线,计算出移动载荷的上下界。为了验证该方法的正确性和有效性,利用Monte-Carlo法识别移动载荷样本的包络线,作为移动载荷的参考上下界,并进行对比分析。

关键词：动态载荷识别移动载荷识别最小二乘时间元小波形函数正则化不确定性

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动态载荷识别响应点选取方法研究

动态载荷识别响应点选取方法研究

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作者：张磊哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

振动问题几乎处处存在,其引起的结果通常都是有害的,这也是其研究备受重视的原因。例如,当我们乘坐交通工具时,会由于各种原因产生振动,使得我们产生不适感,容易变得疲劳,甚至会造成交通事故;在制造业中,由于机床自身的振动会影响所加... 详细信息

振动问题几乎处处存在,其引起的结果通常都是有害的,这也是其研究备受重视的原因。例如,当我们乘坐交通工具时,会由于各种原因产生振动,使得我们产生不适感,容易变得疲劳,甚至会造成交通事故;在制造业中,由于机床自身的振动会影响所加工出的零部件的加工精度,使得次品率升高。因此,如何解决动态载荷识别问题,减小振动问题对生产的影响显得尤为重要。目前,动态载荷识别领域应用较为广泛的一类方法是频域法,该方法起步较早,主要原理是对频域中的频响函数矩阵求逆,然后通过测得的响应和频响函数矩阵的逆矩阵求出未知载荷。在识别过程中,频域法的困难在于如何获得条件数较小的频响函数矩阵,使得系统误差较小,从而准确的识别动态载荷。而频响函数矩阵的特性与参与识别的响应点特性有着一定的关系。遍历所有响应点组合的方式虽然可以从中选出条件数最小的频响函数矩阵,但却因计算量庞大(计算量随响应点数量增加呈指数级增长),而不适用于响应点数量较多的情况。本文针对工程上实测响应点较多的情况,通过分析单自由度系统及多自由度系统的频响函数矩阵,以响应点组合的频响函数矩阵的条件数作为目标函数,建立了基于复合条件数的动态载荷识别响应点选择模型。该模型能够较快速的选取出合适的响应点组合,减小选出条件数最小的频响函数矩阵的计算量,并且能得到较好的近似程度。本文同时用Tikhonov正则化方法对复合条件数方法进行了验证,对载荷识别反问题进行了反演,证明复合条件数响应点选取模型的适用性。最后,通过仿真实验,分析了仿真的结果。实验结果验证了该模型能够在响应点数目较多的情况下,快速有效的选择出较优响应点组合,从而能够说明该模型及其求解方法在实际工程应用中具有较高的实用价值。

关键词：动态载荷识别频域法复合条件数 Tikhonov正则化频响函数矩阵

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一种直接求解的动态载荷识别方法

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应用力学学报 2011年第2期28卷 201-205,218页

作者：伍乾坤韩旭刘杰胡德安湖南大学机械与运载工程学院汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

基于直接求解系统方程的位移响应,提出了一种时域内动态载荷的识别方法。该方法从中心差分格式的有限元离散形式出发,进行分块矩阵变换,将载荷识别问题转化为一个虚构系统方程的响应求解问题。通过数值算例,用两种不同形式的载荷检验了... 详细信息

基于直接求解系统方程的位移响应,提出了一种时域内动态载荷的识别方法。该方法从中心差分格式的有限元离散形式出发,进行分块矩阵变换,将载荷识别问题转化为一个虚构系统方程的响应求解问题。通过数值算例,用两种不同形式的载荷检验了该方法的识别能力,分析了有无零相位滤波器对识别结果的影响。结果表明:所提出的载荷识别方法在位移响应数据含有噪声的情况下,能有效稳定地实现载荷识别;且计算简单快捷,抗噪能力强,不需进行模态分解,不存在模态截取等问题。

关键词：动态载荷识别分块矩阵虚构系统零相位滤波器时域

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