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考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法

振动工程学报 2024年第6期37卷 976-985页

作者：王振宇王路倩王兴中山大学·深圳航空航天学院广东深圳518107 深圳市智能微小卫星星座技术与应用重点实验室广东深圳518107

基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动... 详细信息

基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动视频进行校正,补偿相机的六自由度运动以得到稳定视频;在结构表面设置“虚拟视觉传感器”,利用欧拉视角的稠密光流法估计结构的振动响应;通过随机子空间法识别结构的模态参数。为验证所提方法的有效性,通过手持智能手机拍摄的方式采集模拟抖动的视频,并开展悬臂梁的单频振动试验和模态辨识试验。将视觉模态测试结果与扫描式激光多普勒测振仪的测试结果进行比较,前五阶模态频率和阻尼比的平均误差分别低于0.4%和11.5%,模态振型的MAC矩阵对角值高于98%。试验结果表明,所提方法有效地消除了相机运动的干扰,并获得了良好的结构模态参数估计精度。

关键词：模态测试相机运动光流法随机子空间法

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基于Pre-Test与LMS.Test.Lab的机器人模态测试分析

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黄冈职业技术学院学报 2024年第3期26卷 96-102页

作者：罗进生胡晓兵毛业兵罗庆怡黄冈职业技术学院智能制造学院湖北黄冈438002 四川大学机械工程学院四川成都610065

为研究机器人刚柔仿真模型建立的准确性,需对机器人几何模型与有限元模态误差进行分析。首先利用Solid Works机械设计软件对机器人进行几何建模,然后利用模态分析理论在Abaqus中进对机器人有限元模态进行分析,将基于Pre-test模态预实验... 详细信息

为研究机器人刚柔仿真模型建立的准确性,需对机器人几何模型与有限元模态误差进行分析。首先利用Solid Works机械设计软件对机器人进行几何建模,然后利用模态分析理论在Abaqus中进对机器人有限元模态进行分析,将基于Pre-test模态预实验方法应用到研究中,找到最优响应点分布、激励点位置和激励方向。最后利用LMS.Test.Lab对机器人进行模态测试实验,利用软件对频响函数识别得到机器人模态固有频率。得到结论模态实验固有频率与有限元仿真固有频率值的误差在15%以内,实验数据验证了机器人模型建立的准确性。

关键词：几何建模模态测试机器人模型

基于模态测试的斜交简支梁桥建造质量快速评估

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特种结构 2024年第2期41卷 58-64页

作者：梁金平杨洪超亓兴军鲁南高速铁路有限公司山东建筑大学交通工程学院

以实际工程中的一座新建公路斜交宽简支梁桥为例,探究模态测试技术和模态刚度测试方法在新建桥梁工程验收评价中的应用。设计虚拟静载试验方案,选取参与计算的最少模态阶数;进行环境激励桥梁模态测试试验,识别桥梁前三阶实测模态参数,... 详细信息

以实际工程中的一座新建公路斜交宽简支梁桥为例,探究模态测试技术和模态刚度测试方法在新建桥梁工程验收评价中的应用。设计虚拟静载试验方案,选取参与计算的最少模态阶数;进行环境激励桥梁模态测试试验,识别桥梁前三阶实测模态参数,基于实测模态参数识别结构柔度矩阵,预测虚拟静载试验的实测模态挠度,对比桥梁的设计理论挠度,结合相关规范评估建造状况。结果表明:虚拟静载试验荷载作用下,仅采用前3阶模态参数即可准确预测简支梁桥的跨中模态挠度,中载和偏载工况下的误差均在5%以下;环境激励模态测试试验可以准确识别斜交宽简支梁前3阶模态参数,无需对桥梁施加额外激励措施;结合规范计算的桥梁跨中挠度校验系数在0.55～0.70之间,表明该简支梁桥建造状况良好;基于模态测试,可以准确评估简支梁桥建造质量,测试过程方便快捷,在实际工程中具有广阔的应用前景。

关键词：斜交简支梁桥模态测试虚拟静载试验校验系数

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某型受电弓结构模态测试与分析

电力机车与城轨车辆 2024年第2期47卷 82-85页

作者：阳涛王晓勇程雄贺庆中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

结构频率特征是受电弓固有属性,分析受电弓结构固有频率特征对受电弓动态性能及可靠性具有重要意义。文章采用多点激励多点响应的方法对某型受电弓的正常工作状态进行模态测试与分析,得出受电弓正常工作状态下的固有频率、阻尼比及振型... 详细信息

结构频率特征是受电弓固有属性,分析受电弓结构固有频率特征对受电弓动态性能及可靠性具有重要意义。文章采用多点激励多点响应的方法对某型受电弓的正常工作状态进行模态测试与分析,得出受电弓正常工作状态下的固有频率、阻尼比及振型等模态参数。结果表明,在5.356、13.801、16.031、20.557 Hz等频率下,受电弓易发生共振,出现弓网分离现象,在设计时应尽量避开这些频率点。

关键词：受电弓模态测试固有频率振型

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建筑楼面活荷载的模态测试法

土木工程学报 2023年第4期56卷 12-19,60页

作者：陈隽周戈杰王鹏程同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

荷载取值是建筑结构可靠性设计的基础。楼面活荷载作为建筑荷载研究的重要内容,其现场实测及数据积累是统计建模的关键,然而入户称重和问卷调查的传统方式,存在效率低、样本少、可靠性低和时效性差等问题。该研究基于成熟的结构模态测... 详细信息

荷载取值是建筑结构可靠性设计的基础。楼面活荷载作为建筑荷载研究的重要内容,其现场实测及数据积累是统计建模的关键,然而入户称重和问卷调查的传统方式,存在效率低、样本少、可靠性低和时效性差等问题。该研究基于成熟的结构模态测试技术,提出由楼板模态质量获取楼面活荷载的新思路。首先通过理论证明结合数值试验,说明新方法的可行性,得到八种楼板边界条件下的模态质量到物理质量的转换关系,并给出实测时的具体操作步骤。通过模型试验和房屋实测对方法实用性进行检验,测试应用结果表明,所提方法的平均楼面活荷载测试精度满足荷载测试要求。配合简单的动力激振设备,利用此方法可实现楼面活荷载的便捷、高效检测。

关键词：模态测试模态质量楼面活荷载建筑楼板

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空间可展开天线模态测试与模型修正技术

中国空间科学技术 2023年

作者：任志威杜敬利王飞杰西安电子科技大学电子装备结构设计教育部重点实验室

为准确预测结构的力学特性，使仿真结果精确逼近试验结果，必须对有限元模型进行修正。由于网状可展开天线的有限元模型中存在着各类结构参数且内部索网属于柔性结构，索网索段由于预张力才具有刚度，结构的这一特殊性导致模型修正困难... 详细信息

为准确预测结构的力学特性，使仿真结果精确逼近试验结果，必须对有限元模型进行修正。由于网状可展开天线的有限元模型中存在着各类结构参数且内部索网属于柔性结构，索网索段由于预张力才具有刚度，结构的这一特殊性导致模型修正困难。本文对3m可展开天线样机进行了模态测试，在样机自由状态下获取了结构的模态频率和振型；针对可展开天线这种柔性复杂结构模态参数难识别、待修正参数多的特点，对修正参数进行了有针对性的选择；使用基于设计参数灵敏度型的模型修正方法对有限元模型进行了修正，缩小了样机与仿真固有频率和振型之间的误差，得到一种处理含有索网结构的模态测试流程和模型修正方法。

关键词：模态测试网状结构可展开天线灵敏度分析模型修正

模态测试中力传感器附加质量辨识及消除方法研究

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振动与冲击 2014年第14期33卷 108-112,142页

作者：任军毕树生北京航空航天大学机器人研究所北京100191

针对激振器激励方式在模态测试中因力传感器附加质量影响会使测量频响函数不准确、附加质量大小难以准确获知等问题,提出基于测量的频响函数辨识力传感器附加质量方法,为消除该附加质量影响提供依据。分析附加质量对结构频响函数的修改... 详细信息

针对激振器激励方式在模态测试中因力传感器附加质量影响会使测量频响函数不准确、附加质量大小难以准确获知等问题,提出基于测量的频响函数辨识力传感器附加质量方法,为消除该附加质量影响提供依据。分析附加质量对结构频响函数的修改,并推导用测量频响函数表达附加质量的通用公式;通过数值仿真验证方法的可行性;采用激振器+激光测振仪方案对简支梁进行模态实验,用简支梁两点的驱动点及跨点频响函数(共四组数据)辨识力传感器附加质量大小。该方法辨识精度取决于频响函数测量精度,而实验中因噪声影响常使测量的频响函数在某些频段质量较低。因该方法计算不依赖全频段数据,故实践中可针对性选取四组频响函数中均具有较高质量的公共频段数据参与计算,以提高辨识精度。

关键词：模态测试力传感器附加质量影响频响函数激光测振仪

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基于模态测试的梁桥横向联系传载能力评估

基于模态测试的梁桥横向联系传载能力评估

作者：亓圣山东建筑大学

学位级别：硕士

装配式梁桥以其预制方便、用材经济、便于运输和吊装等优点,成为我国中小跨径公路桥梁应用较为广泛的桥型之一。然而,随着材料老化、环境侵蚀、荷载的长期效应、疲劳效应等因素的耦合作用,主梁之间的横向联系产生损伤,严重影响了桥梁结... 详细信息

装配式梁桥以其预制方便、用材经济、便于运输和吊装等优点,成为我国中小跨径公路桥梁应用较为广泛的桥型之一。然而,随着材料老化、环境侵蚀、荷载的长期效应、疲劳效应等因素的耦合作用,主梁之间的横向联系产生损伤,严重影响了桥梁结构受力的整体性。因此,对梁桥横向联系传载性能进行科学准确地检测评估,有利于分阶段掌握结构病害的演变过程,对于保障桥梁安全运营意义深远。本文以公路桥梁中广泛应用的中小跨径装配式梁桥为研究对象,开展了桥梁模态柔度识别、梁桥横向联系损伤定位以及横向联系传载能力评估等方面的研究,探讨了基于环境激励模态测试评估梁桥横向传载能力的一系列问题,主要工作和成果包括以下几个方面:(1)车桥耦合下桥梁动力特性研究。重点分析车体质量、车辆刚度以及车辆的作用位置对简支梁桥频率的影响规律。车辆作用对桥梁频率的影响与车辆本身的振动特性以及作用位置有关,当车辆的振动频率小于空载状态下桥梁某阶自振频率时,车辆的作用会导致桥梁有载状态下该阶频率以及更高阶频率变大;当车辆的振动频率大于空载状态下桥梁某阶自振频率时,车辆的作用会导致桥梁有载状态下该阶频率以及更低阶频率变小。当车辆作用于桥梁模态振型幅值最大位置时,对该阶频率影响最为显著,当车辆作用于模态振型幅值零点位置时,对该阶频率无影响。(2)基于模态测试的梁桥横向联系损伤识别。对损伤简支空心板梁桥频率、模态振型、模态振型横桥向变化率比以及相邻主梁模态挠度差等损伤识别指标的敏感性进行探究。低阶频率多反映结构的整体性能,仅通过桥梁频率变化无法准确识别铰缝的损伤;模态振型包含结构更多的空间信息,但对于铰缝损伤识别的敏感性不高;主梁跨中前三阶模态振型横桥向变化率比在铰缝损伤位置处有明显的变化,一阶模态振型横桥向变化率比的识别效果更稳定,根据模态振型横桥向变化率比的增大位置能够进行铰缝的损伤定位;铰缝损伤后,结构的横向连接性能差、刚度低,无法有效地在桥梁横向分配荷载,导致相邻主梁的受力与变形不均匀,在静力荷载作用下相邻主梁之间的模态挠度差在铰缝损伤位置处有显著的突变现象,综合分析单位荷载在每根梁上作用时相邻主梁之间的模态挠度差的变化,通过与原设计桥梁相邻主梁之间的挠度差相对比,能够准确实现铰缝损伤位置的定位。(3)基于驻车的桥梁模态柔度识别及影响因素分析。确定了简支梁桥模态试验中模态阶次的选取以及传感器测点的关键位置选择,将车辆作为一个可灵活施加的质量,为附加质量法缩放桥梁振型提供便利条件。仅在主梁跨中位置布设传感器测点,通过驻车的方式对前三阶实测振型进行缩放,准确地识别简支梁桥跨中位置的模态位移柔度矩阵,进而预测桥梁在静力荷载下主梁跨中的模态挠度。极大的缩减了传感器测点的数量,试验过程更加快速便捷、省时省力、出错率低。(4)中小跨径梁桥横向联系传载能力评估。基于桥梁模态测试,预测相邻主梁模态挠度差在横桥向的分布变化,对简支梁桥横向联系薄弱位置进行识别,定义横向联系传载性能系数ζ,评估简支空心板桥铰缝的横向传载能力。由于铰缝损伤位置处横向连接薄弱,相邻主梁连接性能差,安全储备相对较低,与原设计无损桥梁相邻主梁之间的挠度差相比,铰缝损伤后相邻主梁模态挠度差在横桥向的分布出现显著的突变,能够准确识别铰缝损伤位置。利用相邻主梁跨中位置的实测模态挠度差与原设计无损桥梁相邻主梁跨中位置的理论挠度差计算横向联系传载性能系数ζ,铰缝损伤位置处的横向传载性能系数ζ远大于未损伤位置的横向传载性能系数,ζ越大,其横向传递荷载的能力越差。

关键词：模态测试横向联系传载能力损伤识别车桥耦合

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单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试

振动．测试与诊断 2017年第4期37卷 681-686页

作者：伍济钢袁继广蒋勉张双健湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室湘潭411201

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动... 详细信息

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系,研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台,对薄壁圆筒构件进行了模态实测,获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型,并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明,模态振型一致,固有频率误差在5%以内,证明了提出方法的正确性和有效性。

关键词：单点激光连续扫描振动测量薄壁圆筒构件模态测试