随机锤击法识别专用车架结构模态参数

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第17卷第1嘏同济太学学报Vo1．17一一iJOURNALOFTONGJ!UNIVERSYfYMar19891989年3月———一一一一⋯——一———一—随机锤击法识别专用车架结构模态参数顾家扬(结构理论研究所)提要结构动态试验中，用锤击法识别结构槿志参数．近几年来已被广蠹应用．通常锤击法澈振能量有限，测得澈励和响应数据信噪比甚低．影响横态参数识别的成败。率文提出用一种随机锤击法识别结构模志参数。它能将更多能量输A结构．提高了数据的信嵘．加使了试验速度。本文结合具体数据作出了论证

2、。在4t重复杂汽辛吊专用车桨上仅甬28og重的小力巷．满意地获得了结构模态参数．并且与一般锤击法试验作了对比分析美键词：随机锤击法，信噪比，模态参数识别一、引言结构动态试验中用锤击法识别结构动力特性试验迅速，方便灵活，不需复杂激振设备，近几年来已被广泛使用，但是锤击法澈振能量有限，一般地说，对于单次澈振力脉冲虽然峰值电平较高，但有效(均方根)能量仍是很小，与算时间相比，力脉冲持续时间是短的，在供计算时间需要的记录长度上总的能量与脉冲能量相比，倍噪比是低的，特别对于阻尼大或刚度大的结构响应信号在计算时间终了之前就强烈地衰减，这时

3、信噪比更低。所以信噪比低成为锤击法有待解决的基本问题，将直接影响结构模态参数识别的成败。为此，人们曾提出了用专用力窗和指数窗来改善信号的信噪比，这对于中小型结构锤击法效果是明显的m，但对于大型结构仅从信号处理角度考虑减噪还不能解决问题，因为要对大型结构产生足够响应能量，需要输入大的激振能量，当然电可采用重锤，但会引起结构局部塑性变形或破坏，激振也不方便。本文提出用一种随机锤击法，它能将更多的激振能量输八到结构中去，这样不仅可以在大型结构上使用小型力锤，而且还加快了模态试验速度。本文在4t重复杂汽车吊专用车架上汉使用280g的小

4、力锤，满意地识别出9阶模态参数。二、随机锤击试验、1．单次锤击通常锤击激振是指单．次锤击，是一种半正弦波力脉冲信号，其有效信息持续时间很短，本文收到日期1987年lo月31日*参加本试验及数据处理工作的还有：黄珍．衅耀．章关永等同志维普资讯http://www.cqvip.com同济大学学第1卷后面为噪声干扰信号如图1口所示Ⅱ输^鼓劢b输出响应1单键击Fig．1Once,throughimpact显然单次数振产生输入能量很小，结构响应也很小，见图16，因此信噪比s／Ⅳ小。假设在一段计算时间T内输八单坎激振信号，I()，输入干扰

5、噪声为一平稳随机信号。()。则测量到的信号为z。()=，。()m()(1)姚嗥比斋⋯j=等㈣式中：P，，；分别为信号功率，信号噪声方差。考虑用段平均技术来撼少统计误差，则每经过计算时间进行一次锤击，将测量到L段信号相加，有zF()=∑ii()=∑，i()+∑rJ()(3)假设每次锤击信号基本相同，，，()=，fi()～·=，。L(t)=，I(t)，如果mcI(>，i()，⋯，L()彼此独立，且噪声方差相等，则z()=Ltf()+∑mri()(4)如果以段累积后平均电压作为信号，则有z)工1(，_(f)m『l(t)(5)令五[m

6、ii()]=0，有[z()]=，．()Vor(f)]=古刍Vo,J(f孚(6)信号z。(￡)的信噪比r㈣可知信号平均工段，信噪比提高工倍。2．多次醴机锤击在每个数据计算时间所需要记录长度上输人一系列随机间隔的锤击力脉冲信号，结构输出响应得到一系列自由衰减信号。如图2所示。维普资讯http://www.cqvip.com第t期顾家抒：随机锤击法识别专用车架结构横志参数1～d输^激励6输出响应圉2多敬随机锤击Fig．2Multi-throughrandomimpact这一系列半正弦波力脉冲信号，产生了更多的激振能量，使结构响应也得

7、到了增强，从而大大提高了信噪比一假设在一段计算时间内输^0次随机锤击信号／。()，输八干扰噪声为0次平稳随机信号mI(f)，则测量到的信号为()，()mI()1，2⋯工(8)设每次锤击阁力脉冲信号基本相同，则有，，()=，(f)_．一·=，o()=，(f)，则式(8)可近似写为：(f)=()+mf()=1，2⋯L(9)考虑用L段平均技术减少统计误差，则每经过计算时问进行一段随机锤击，将测量到工段随机锤击信号相加有(f)=∑J(f)0，，(f)J(f)(1o)假设每段随机锤击信号基本相同，锤击次数0也基本一样，j(f)=0，(f

8、)_．．一f￡0，i()，如果mf】(f)，mi(f)，⋯，mit(t)彼此独立，且噪声方差相等，刚上式可写为(f)=L0，(f)+∑∑mj()(11)如果工段累积后平均，则有)1刍j(f)=。，I()+骞考mf)(12)令Elm，i(t)]=0，则有EfW。(t)]=0，(