基于模态缩减和模态实验数据的结构连接参数识别方法.pdfVIP

维普资讯 第 21卷 第 1期 应 用 力 学 学 报 V01．21 No．1 2004年 3月 CHINESEJOURNALOFAPPLIED MECHANICS M ar．2004 文章编号：1000—4939(2004)01．0113—04 基于模态缩减和模态实验数据的 结构连接参数识别方法 韩 军 陈怀海 鲍 明 (南京航空航天大学 南京 210016) 摘要：利用在结构系统可测 自由度上获得的不完备模态参数和子结构的有限元模型，根据模态缩减 理论，建立了识别子结构间连接子结构参数的优化模型，采用逐次二次规划法求解，改善 了测试噪 声和模态截断误差的影响。该方法识别精度高、收敛速度快、计算量小，便于工程应用。 关键词：连接子结构；物理参数；iT,：J1；模态缩减；逐次二次规划 中图分类号：TH131，032 文献标识码 ：A 正问题 ，而在反问题 中的应用较少。由于结构 的物 引 言 理参数识别往往是在测试数据含有一定的噪声和测 试数据不完备的情况下进行的，许多识别算法 都 工程实际中，很多复杂结构系统都可看成是 由 需要多次迭代、反复计算结构的特征值问题，对于大 不同的子结构通过连接子结构装配而成的组合结 型、复杂的结构参数识别问题，计算量将会非常大， 构，在对其进行建模时，主要构件的有限元模型较容 以至于不能完成。 易、准确地获得，而对结构系统的边界条件和连接子 考虑上述研究背景 ，本文利用子结构的有 限元 结构的建模 比较 困难 ，而且这些局部物理参数对系 模型和组合结构的部分测试模态参数，采用模态缩 统的动力特性的影响要 比分布于主要构件的质量和 减法，构造非线性优化识别模型，采用逐步二次规划 刚度的误差要大得多uJ。连接子结构的数学模型与 算法-l对该问题求解 ，并用仿真算例对上述问题进 结构的材料、连接方式和结构安装等人为因素有关， 行了讨论。 很难通过理论分析方法获得 。 在过去的近二十年 中，人们对连接子结构的参 2 基本理论 数识别开展了大量的研究工作，文献[2]中作了简要 的概述。Craig【、楼梦麟 【、周谦 【和杨炳渊-6J等 设结构系统 由子结构 A和 B组成 ，其 自由度分 采用模态综合法识别界面连接刚度参数，其缺点是 别为 ，z。和，z，未加入连接子结构之前，其 自由振动 需要二次坐标变换，计算过程较复杂。模态缩减 方程为 法-8是模态综合法的一种特殊形式，它的基本特点 M0呈0+K00=0 (1) 是结构之间的连接采用了无内部 自由度的连接子结 构，它利用各子结构的主模态矩阵构成基变换矩阵， 其中 [M6] K6] 仅需要一次坐标转换，将实际结构的模态空间转换 为缩减的模态空间，使在该空间的模型阶数大大降 。 ： ll，式中Ma、M6、Ka、K6、、分别为各 低 ，减少了计算量 。该方法被应用于模型的修正和 组合结构的设计等领域 ，多属于