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基于逆虚拟激励法的导弹振动谱设计

北京航空航天大学学报 2017年第5期43卷 872-879页

作者：吕卫民肖阳方登建海军航空工程学院七系烟台264001

针对导弹在延寿试验过程中振动谱设计精度低、与实际载荷剖面差距大的问题,提出一种基于逆虚拟激励法的导弹振动谱设计方法。首先,建立了导弹-悬架系统四自由度振动模型,推导出系统激励响应关系;然后,对系统时域响应数据进行Fourier变换... 详细信息

针对导弹在延寿试验过程中振动谱设计精度低、与实际载荷剖面差距大的问题,提出一种基于逆虚拟激励法的导弹振动谱设计方法。首先,建立了导弹-悬架系统四自由度振动模型,推导出系统激励响应关系;然后,对系统时域响应数据进行Fourier变换,得到响应功率谱矩阵并对其进行分解,构造虚拟简谐响应;最后,基于逆虚拟激励法求得系统激励功率谱,并讨论了响应噪声及系统阻尼对识别精度的影响。实验结果表明:本文方法对于随机振动载荷的识别精度较高、鲁棒性好,零噪声识别误差为2.39%,30%噪声条件下识别误差为3.21%。本文方法同样适用于其他装备的振动试验谱的设计。

关键词：导弹振动谱逆虚拟激励法功率谱密度阻尼识别精度

基于逆虚拟激励法的垂向轨道不平顺功率谱识别

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计算力学学报 2013年第2期30卷 187-191页

作者：张健赵岩张亚辉钟万勰大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

提出一种识别轨道垂向不平顺功率谱的新方法。采用定点激励的垂向车辆-板式轨道耦合动力学模型。车辆简化为多刚体模型,板式轨道考虑为3层梁模型,并通过线性轮轨力耦合车辆模型和轨道模型。以轴箱加速度作为测量对象,采用逆虚拟激励法... 详细信息

提出一种识别轨道垂向不平顺功率谱的新方法。采用定点激励的垂向车辆-板式轨道耦合动力学模型。车辆简化为多刚体模型,板式轨道考虑为3层梁模型,并通过线性轮轨力耦合车辆模型和轨道模型。以轴箱加速度作为测量对象,采用逆虚拟激励法识别垂向轨道不平顺的功率谱,并研究了测量误差和车辆运行速度对垂向轨道不平顺的识别精度的影响。数值结果表明,本文方法能够较为准确地识别垂向轨道不平顺功率谱,为列车运行环境载荷识别与评估提供了新的途径。

关键词：随机振动载荷识别逆虚拟激励法轨道不平顺

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平稳随机振动荷载识别的逆虚拟激励法(二)

计算力学学报 1998年第4期15卷 395-400页

作者：智浩郭杏林林家浩大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室

本文将逆虚拟激励法（ＩＰＥＭ）用于求解平稳随机振动的荷载谱识别问题。已知部分结构应变（或部分应变及部分位移）响应的自谱与互谱，反求多点激励间的自谱与互谱。

关键词：随机振动荷载识别反问题逆虚拟激励法

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基于逆虚拟激励法的直升机振动载荷识别研究

基于逆虚拟激励法的直升机振动载荷识别研究

作者：章红莉南京航空航天大学

学位级别：硕士

直升机处于复杂变化的气动环境中，且存在着多种气动、惯性、结构及几何耦合，这使得直升机振动载荷识别成为直升机研究领域的难题。直升机振动载荷，是直升机设计、生产试验中重要的参数之一，关系到直升机结构及各个部件的设计和试验... 详细信息

直升机处于复杂变化的气动环境中，且存在着多种气动、惯性、结构及几何耦合，这使得直升机振动载荷识别成为直升机研究领域的难题。直升机振动载荷，是直升机设计、生产试验中重要的参数之一，关系到直升机结构及各个部件的设计和试验。由此看出，研究直升机振动载荷的识别方法对直升机的设计、制造、监测和维护非常有必要。本文以识别直升机的振动载荷为背景，研究了频域的载荷识别方法，包括频响函数求逆法、模态坐标转换法以及逆虚拟激励法。其中，根据多输入多输出系统的特点，采用高斯消去法对频率响应函数进行估计，此方法能较好地抑制测量噪声，提高识别精度。将逆虚拟激励法应用于随机性和周期性载荷的识别领域，并通过仿真计算和试验对比，验证了该方法的精度和可靠性。分析结果表明：该方法对周期载荷识别精度较高，随机载荷识别误差也基本不超过5%，但在自振频率附近（尤其在低频部分）出现跳动，这是由逆问题求解过程中矩阵病态所导致的。利用加权平均法和奇异值分解技术，能有效地减少矩阵病态对识别结果的影响，而选取合适的测点组合，也能提高识别精度。最后将此识别方法运用到直升机振动载荷识别，结果显示：桨毂载荷频率成分主要包括旋翼基阶和二阶通过频率，而尾桨载荷不但包括了尾桨的基阶和二阶通过频率，还含有尾桨转速。逆虚拟激励法很大程度上减少计算工作量，并能获得较高的识别精度，但是识别精度对频响函数矩阵要求较高，这就要求较精确的仿真模型和试验数据。

关键词：逆虚拟激励法载荷识别多输入多输出系统高斯消去法直升机振动载荷

基于逆虚拟激励法的掘进机截割机构的载荷识别

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基于逆虚拟激励法的掘进机截割机构的载荷识别

作者：张艳军中北大学

学位级别：硕士

掘进机在高速重载条件下工作,其良好的性能是煤矿安全生产的保障,而其安全性与截割机构的运行状态有很大关系。通过对掘进机截割机构的载荷分析研究,及时精确识别其承受动态载荷,能够为故障预示和演化、寿命预测等提供技术支持。然而截... 详细信息

掘进机在高速重载条件下工作,其良好的性能是煤矿安全生产的保障,而其安全性与截割机构的运行状态有很大关系。通过对掘进机截割机构的载荷分析研究,及时精确识别其承受动态载荷,能够为故障预示和演化、寿命预测等提供技术支持。然而截割机构的载荷通常又无法直接测试得到,因此就有必要通过间接手段求解其载荷,载荷识别技术是一种非常有效的方法。本文首先对载荷识别技术进行了研究,载荷识别技术包括频域法、时域法和人工智能方法,由于掘进机截割机构受到的是随机载荷,随机载荷识别一般采用频域法,而其中的逆虚拟激励法计算简单,精度也较高,因此本文通过逆虚拟激励法对掘进机截割机构载荷进行识别。逆虚拟激励法需要得知系统的频响函数逆矩阵,鉴于频响函数求逆存在病态问题,本文引入改进Tikhonov正则化法来改善识别效果,用GCV准则来求解正则参数,并用该方法做了悬臂梁的MATLAB仿真,得出其可以将载荷识别误差降低2.3dB,在改善精度方面较之前方法有较理想的效果。本文通过实验验证了该方法的可行性。由于矿井中的响应测试环境比较复杂,很难顺利和高效地进行测试振动信号的工作,因而本文搭建即地面假岩壁的载荷试验平台,在井上进行了切割假岩壁的试验。要测得掘进机截割机构上的振动响应,必先须对传感器进行优化布置。本文根据模态置信准则建立了传感器的适应度函数,利用粒子群优化算法求解其适应度值作为评价传感器组合优劣的依据,得出了传感器的优化布置方式,进而测得了截割机构的振动响应。此外还需要获得掘进机截割机构的频响函数,本文通过ANSYS中进行瞬态分析求得频响函数。在掘进机截割机构的有限元模型上根据测点布置原则选择激励点施加载荷,根据瞬态动力学分析获得了截割机构上响应测点的位移信号。在MATLAB中写入载荷,和测点位移,分别对它们作傅里叶变换,然后据此求出系统的频响函数。获得其频响函数后,由改进正则化法求解其广义逆矩阵。然后采用逆虚拟激励法,通过实测振动信号建立响应功率谱矩阵,构造虚拟响应向量,求解各虚拟激励向量,合成载荷功率谱矩阵。通过与由实际测得的应变求得截割机构的载荷功率谱对比,得出该方法可以在非固有频率频段内和固有频率频段内分别将载荷识别误差最大降低2.23dB和1.44dB。因此该方法可以提升载荷识别的精度,为更深入地研究掘进机的力学特性及对其进行优化设计提供了依据。

关键词：掘进机截割机构逆虚拟激励法频响函数正则化法功率谱

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基于逆虚拟激励法的飞行器非定常气动力识别

四川兵工学报 2012年第11期33卷 15-17页

作者：王静陆军军官学院五系合肥230031

针对目前采用CFD直接计算高速飞行器非定常气动力仍存在困难和不足的问题,本文提出了1种在频域内识别的间接方法,根据随机振动原理利用实测加速度响应识别飞行器气动力的动载荷。将整个飞行阶段分为若干时间段,每段时间内飞行器可近似... 详细信息

针对目前采用CFD直接计算高速飞行器非定常气动力仍存在困难和不足的问题,本文提出了1种在频域内识别的间接方法,根据随机振动原理利用实测加速度响应识别飞行器气动力的动载荷。将整个飞行阶段分为若干时间段,每段时间内飞行器可近似为平稳随机振动,相应的气动力也可作为平稳随机激励。利用实测加速度响应生成功率谱矩阵,然后引入逆虚拟激励法化为虚拟响应,快速精确计算出了飞行器气动力的功率谱矩阵。工程实例验证了本方法的高效性和正确性。

关键词：高速飞行器平稳随机振动气动力识别逆虚拟激励法

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基于逆虚拟激励法的运载火箭多点外力辨识

基于逆虚拟激励法的运载火箭多点外力辨识

第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：王檑潘忠文姜人伟祁峰北京宇航系统工程研究所

运载火箭在起飞和跨音速飞行阶段经历发动机喷流噪声以及脉动压力载荷,在星箭界面产生低频振动环境和准静态载荷,直接影响着航天器的载荷和环境设计,由于外载荷难以直接测量,基于随机动载荷的逆虚拟激励法,利用低频振动遥测数据进行多... 详细信息

运载火箭在起飞和跨音速飞行阶段经历发动机喷流噪声以及脉动压力载荷,在星箭界面产生低频振动环境和准静态载荷,直接影响着航天器的载荷和环境设计,由于外载荷难以直接测量,基于随机动载荷的逆虚拟激励法,利用低频振动遥测数据进行多点外力识别,通过不同输入组合的辨识结果合理确定外激励作用位置,并提出一种修正方法,利用识别外力进行动响应分析,根据响应计算结果和遥测结果在频域对外力进行修正,解决共振频率处的矩阵奇异问题,该方法应用在某型号起飞段外力辨识,具有重要的工程应用价值。

关键词：运载火箭多点外力辨识逆虚拟激励法频域修正

来源： cnki会议评论

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星箭界面环形分布随机动载荷频域识别

东南大学学报（自然科学版） 2022年第5期52卷 825-832页

作者：吴邵庆何子豪尹健陈树海东南大学土木工程学院南京211189 东南大学江苏省工程力学分析重点实验室南京211189 东南大学江苏省空天机械装备工程研究中心南京211189 上海卫星工程研究所上海201109

提出了一种环形连续分布随机动载荷的识别方法,用于估计星箭连接环处非均匀随机基础激励.首先,利用B样条基函数表示载荷的分布函数,构建了基于B样条基函数的分布随机激励模型,将分布载荷识别问题转化为系数向量的估计问题;其次,分别基... 详细信息

提出了一种环形连续分布随机动载荷的识别方法,用于估计星箭连接环处非均匀随机基础激励.首先,利用B样条基函数表示载荷的分布函数,构建了基于B样条基函数的分布随机激励模型,将分布载荷识别问题转化为系数向量的估计问题;其次,分别基于直接求逆法和逆虚拟激励法,推导响应与激励模型中系数的关系式,根据结构响应识别激励模型中的系数;最后,基于识别的系数重构环形分布随机动载荷.以受环形分布随机基础激励的某卫星结构模型为研究对象,验证所提方法的有效性,并讨论了不同识别方法、测量噪声、测点数量与控制点数量对识别精度的影响.结果表明,识别的激励功率谱密度均方根误差和空间分布误差均小于2%,说明该方法可为在役环境下航天器的载荷环境预测提供技术支持.

关键词：随机动载荷识别环形分布逆虚拟激励法 B样条函数星箭连接界面

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卧辊磨磨辊机构有限元分析与工作载荷识别

卧辊磨磨辊机构有限元分析与工作载荷识别

作者：吕中辉武汉工业学院

学位级别：硕士

卧辊磨是一种新型的节能环保粉磨设备，它的可靠性、稳定性、低耗等优点吸引了许多科研院所和公司关注。但是国内的研究与应用相对匮乏，主要原因有如下几方面：缺少对卧辊磨的结构进行强度分析和失效现象的预测，容易出现辊轴断裂、筒... 详细信息

卧辊磨是一种新型的节能环保粉磨设备，它的可靠性、稳定性、低耗等优点吸引了许多科研院所和公司关注。但是国内的研究与应用相对匮乏，主要原因有如下几方面：缺少对卧辊磨的结构进行强度分析和失效现象的预测，容易出现辊轴断裂、筒体焊缝开裂现象，运行稳定性差。最重要的是，卧辊磨实体样机研发过程中，会造成大量的人力、物力的浪费。虚拟样机技术不仅可以降低设计、研发成本，而且能够更好的保证设计及产品质量。因此，本文借助于虚拟样机技术对卧辊磨磨辊系统进行力学分析并以某公司卧辊磨工业试验为依托进行了振动试验研究。本文综述了国内外粉磨技术的发展现状，分析了卧辊磨工作原理与结构特征，做了以下工作： 1通过静、动力学计算，校核了磨辊机构的强度和刚度，保证了工试的成功。（1）运用三维建模软件UG建立辊轴三维模型导入AWE建立两个有限元力学模型（其一、碾压区位移约束，辊轴两端施加载荷，其二碾压区面施加载荷，辊轴两端位移约束）对辊轴进行了静应力分析与强度校核，得出两种静应力的大小及分布规律;（2）运用AWE先对磨辊机构（两端液压缸等效为弹簧）进行了模态分析，接着建立了两种不同的磨辊机构动力学模型（一是两端液压缸等效为具有刚度和阻尼的弹簧，碾压区施加动载荷;二是压臂两端施加动载荷，碾压区施加弹性约束），又分别计算了两个模型动应力;基于以上分析，一方面校核了结构设计的强度和刚度，另一方面在一定程度上验证了结构参数设计的可行性。 2进行了卧辊磨振动测试，为工试系统的运行监控提供了基础。（1）对不同工况下运行的磨机，在三个部位现场测试其振动数据：磨辊机构振动测试，压臂支座振动测试以及磨机基础的振动测试，通过分析辊轴的径向以及支座基础在该方向的振动数据，得到了磨机的振动传递率;（2）通过分析辊轴进、出料端轴向、径向振动加速度数据，研究了辊轴在粉磨力所在平面上的振动，以及在粉磨力作用平面上的平动和转动。同时分析了辊轴轴向加速度数据，研究了不同压力下磨机系统振动，得出了随着压力的增加，轴向的动刚度增强这一结论。 3首次完成了卧辊磨粉磨载荷识别，为国内外卧辊磨的大型化设计提供了有力工具。（1）介绍了逆虚拟激励法的基本原理及其仿真计算磨辊机构频响函数的原理;将辊轴简化为刚体，辊轴的运动由其在粉磨力所在平面的质心平动和绕着质心的转动来描述。将作用在辊轴上的粉磨力按照力的简化原理，相应地简化成过辊轴质心的一个集中力和绕质心的一个转矩;（2）运用ADAMS软件将辊轴视为刚体，压臂简化为柔性体，形成刚—弹耦合的动力学模型。辊轴质心的集中力和绕质心的转矩分别作为输入力，辊轴质心的平动加速度和绕质心的转动角加速度分别作为输出响应，仿真求出各自对应的输入输出频响函数;根据磨机正常粉磨工况下，现场测试的辊轴上二点的加速度功率谱密度，以及磨辊机构的刚—弹耦合的动力学模型，运用逆虚拟激励法原理反演出粉磨力以上两个分量的功率谱密度曲线。

关键词：卧辊磨虚拟样机技术有限元分析振动测试载荷识别逆虚拟激励法