基于模态法的结构动载荷识别研究

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1、基于模态分析法的结构动态载荷识别技术是根据已知结构的动态特住:测的结构动力响应，来反求系统所受到的动态载荷。载荷识别技术为那£;直接测量载荷的结构系统提供一种识别动态载荷的有效方法。本文主要吉频域载荷识别法中的频响函数直接求逆法识别载荷的原理和方法。首先介绍了基于坐标变换和模态叠加原理的多自由度系统振动的模第:法，导出了比例阻尼模型下结构频响函数的表达式。本文构造了基于Mindlin假设的任意四边形板/壳单元和空间杆单元自1加筋板/壳单元，用于分析结构的动态特性。采用非等参插值的方法避乡findlin板/壳单元用于分析薄板/壳结构

2、时固有的剪切锁死问题，数值算例纟?明，该单元对与薄板和厚板均给出了精确的解。同时，为了避免在用板空〔合壳体时在结构扁平处极易出现的总刚度矩阵奇异，在面内引入带旋转i:参数。针对Mindlin板单元在计算结构的固有频率时偏高的缺陷，本文扌［形成Mindlin板单元质量阵时将剪应变看作等效的转角项计入系统的鸟-使Mindlin板的质量阵中包含了剪切变形的影响，从而提高了结构频昙-算精度。结构动态载荷识别的方法主要有频域法和时域法两大类，本文主要对为匕中的频响函数直接求逆法的基本原理进行了介绍。通过对结构频响函数矢］特性的分析，从理论上

3、分析载荷识别精度的影响因素，提出了提高载荷I字度的措施。通过计算机仿真实验分别讨论了模态叠加阶数、响应测点数、〔位置变化和载荷位置是否已知对载荷识别精度的影响，得出了…些定性E最后，以四边简支矩形板为模型，进行了模态实验和简谐激励下的响E汽通过实验验证了本文计算程序的正确性，通过实验识别的结构阻尼和3J响应，进行了载荷识别，并与实际载荷作了比较。2键词：模态分析；有限元；质量阵；载荷识别；模态实验AbstractStructuraldynamicloadidentificationonthebasisofmodalanalysis

4、isanindirectmetmeasurethedynamicloadsonstructures,ifonlythestructureddynamiccharacter]ditsresponseareavailable.Thistechniqueisveryeffecespeciallywhenitisbipliedtomeasuretheloadsthatcan'tbemeasureddirectly.Thispapercoversthedapplicationofidentifyingdynamicloadbydirect-

5、inversemethodinfrequencydomain.Thispaperbeginswiththetheoryofmodalanalysisformulti-degreeoffreedomvibrastem-Thematrixoffrequencyresponsefunctionforproportionaldampingsystemisgi1Toanalyzethedynamiccharacteristicofstiffenedplate/shellstructures,afour-rateralplate/shelle

6、lementisdeveloped・TheelementisbasedontheReissner-Minatebendingtheoryandiseccentricallystiffenedwithbeamelement.Toavoidsiekingwhenitisusedtoanalyzethinplate/shellstructures,themethod>n-isoperimetricinterposeisemployed.Inordertoimprovethecomputationalaccuracturalfrequen

7、cyofMindlinplate/shellstructures,amethodisgivenwhenformingthenatrixofMindlinplate:takingtheshearstrainastheeffectiverotationintothekintergyofthesystem,makingthemassmatrixofMindlinplateincludetheeffectofsiformation.Therearetwomainmethodstoidentifystructuraldynamicload,

8、i.e.timedomainmetidfrequencydomainmethod・Thebasictheoryofdynamicloadidentificationinfrequeimainisintroducedinthispape匚Withth