基于NExTERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别.pdf

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1、第17卷第7期船舶力学Vol.17No.72013年7月JournalofShipMechanicsJul.2013文章编号：1007-7294（2013）07-0774-11基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别万岭，洪明，许俊臣（大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部船舶工程学院，辽宁大连116024）摘要：运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法，此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ER

2、A方法在船体结构总体模态识别中的可行性，并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法，识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程，并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次；最后，用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。关键词：运行模态识别；船体梁；自然激励技术；特征系统实现算法；系统阶次确定中图分类号：U661.4文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2013.07.00

3、8IdentificationofmodalparametersformodelofashiphullgirderunderambientexcitationbasedonNExT/ERAmethodWANLing,HONGMing,XUJun-chen(SchoolofNavalArchitectureEngineering,FacultyofVehicleEngineeringandMechanics,StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndu

4、strialEquipment,DalianUniversityofTechnology,Dalian116042,China)Abstract：Operationalmodalanalysismethodsareproceduresthatabstractmodalparametersofstructuresonlyfromresponse,theseproceduresarealwaysbasedontheassumptionthattheexcitationsarewhitenoise.I

5、nthispaper,thefeasibilityofNExT/ERAinidentifyingmodalparametersofshipstructuresisdiscussed,andthemodalparametersofageneralshipmodelareidentifiedusingNExT/ERA.ThebasictheoryofNExTandERAarediscussed;amethodofidentifyingsystemorderthatcombinesthesingula

6、rvaluesdecom鄄positionandstabilizationdiagramisintroducedtoidentifysystemorderbetter;Finally,withNExTandERAmethod,themodalparametersofasimplysupportedbeamandashipmodelareidentifiedefficiently.Keywords:operationalmodalanalysis;shiphullgirder;NExT(Natur

7、alExcitationTechnique);ERA(EigensystemRealizationAlgorithm);systemorderidentification1引言运行模态识别方法（OperationalModalAnalysis,OMA）是仅仅基于系统的响应来识别系统的模态参数。船舶结构的模态参数对于船舶的设计具有重要的指导意义。对船舶这样的大型结构来说，想要收稿日期：2012-07-30基金项目：国家自然科学基金，基于运行摸态识别的舰船加筋结构动力优化方法及实验研究（510790

8、27）作者简介：万岭（1987-），男，硕士研究生；洪明（1959-），男，大连理工大学教授。第7期万岭等：基于NExT/ERA方法环境…775得到其总体模态参数是一项非常困难的任务。常规的实验模态分析方法为在一定的外界条件下，使用特定的激励系统得到船体结构的模态特征，但是往往无法取得良好的效果，主要是因为输入的能量不足以激起船体的前几阶模态参数，而且输入往往又难以得到。随着船舶的日趋大型化，这种实验模态分析方法显得更加难以实现[1]。早期日本设计在船首的重锤自由落体装置、上海交通运输科学研究所