模态分析理论与应用.pdf

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模态分析理论与应用pdf,本书共分八章,系统地介绍了模态分析及参数辨识理论、模态测试技术、各种频域及时域参数辨识方法、载荷识别、结构动力学修改、灵敏度分析及模态综合技术,并给出大量应用实例。
内容简介 木书共分八章,系统地介绍」模分析及参数辩识理论、模测试 技术、各种频域及时域签数蓱识方法、载菏识别、结构动力学修蠖、灵敏 度分析及模恋猕合技术,并给出大量应用实例。 书可作为高等学校理下专业学生,研究生利教师的教材和参考 书.亦可供在机械、航空航天、上本,造船、核能工程,化学T程等租 领域中从事振动噪声控制,故障诊淅,结构动力分析与试验硏究的钅 关程技术人员参 图书在版编目(C数据 态分忻理论与应用/傅志方,华宏星.上海:上海交通人 学出版社,20)0 ISBN7313-024231 1模…Ⅱ.①傅…②华…③韩…Ⅲ.模态一振动 析Ⅳ.032 中国版本图书馆(I数据核字(200)第16706号 模态分析理论与应用 傅忐华坛坠 海交通大学出版社出版发彳 上海市醛禺路877号邮政编码200)30) 电话:6407t28出版人:张大蔚 常熱市印州-厂印刷仝国新华书店经销 开本:8mmx1240mm1/32印张:12.75字数:353千 200年"月第1版200年7月第1次印刷 印数:1-650 SBN7-313-02423-10·119定价:21.00元 版权所有侵权必究 言 模态分析技术从20世纪60年代后期发展至今已趋成熟。它和有 限元分析技术—起,已成为结构动力学中两大支柱。模态分析是结构 动力学中的—种“逆河题”分析方法,它与传统的“正问题”方法(主要是 指有限元方法)不同,是建立在突验(或买测)的基砒上,采用实验与理 论相结合的方法来处理工程中附振动问题。目前这一技术已发展成为 解决工程中振动问趣的重要手段,在机械、航空、航天、土木、建筑、造 郑、化工等工程领域被广泛应用。我国在这方面的研究,无论在理论 上,还是在应用上都已取得很大成果。本书系统阐述模态分析与参数 辨识理论和分析方法,并大量介绍应用实例,供高等学校力学专业和工 程专业的高年级学生和研究生以及从事这方面工作的科技人员閂读 本书是在作者1990年编写的《振动模态分枋与参数辫识》--书基 础.上加以删节、补充、更新而与成的其中引进了一些近几年来发展的 新内容。全书共分八章。第1章闻述模态分析的基本理论,围绕传递 函数〔或频率响应函数〕的基本概念,讨论实模态及复模态理论。第2 章是买验模态技术,重点介绍模态实验的方法、设备及数据处理。第3 章是模态参数的频域辨识方法。第4章是模态参数的时域辨识方法 这两章分别介绍了几种有代表性的单输入多输出系统的模态参数辨 方法。鉴于实际结构常常是多输入多输出系统,为此本书专门设立 章,即第5章,讨论多输入多输出系统参数辨识方法,并对传递函数的 各种佔计方法作了详细的介绍。第6章介绍了动态载荷识别,结构动 力修改,结构參数识别与灵敏度分析。第7章介绍了动态子结构及模 态综合技术,着重对固定界面和自由界面模态综合法作了详细介绍,还 对复模态综合法、组合结构系统分析法等--作了介绍。第8章是模 态分析技术在工程中的应。这一章收集了国内外大量应用实例,反 映了模态分析在航空、航天、汽车、机床、发电设备、桥梁及术工结构中 的振动特性分析、振动控制、故障诊断和预报以及噪声控制等方面的应 用情况及最新研究成果 本书由傅志方和华宏星合写,傅志方负责全书的统稿及审校工作, 并编写第1、4、5、6、8章,华宏星负责编写第2、7章以及第5、6章中的 部分内容,在编写第2、3章时引用了在《振动模态分析与参数辨识》 书中韩祖舜教授所写的第2、4章的部分内容。在本书的编写过程中还 得到了上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室的饶柱石副教授 博士研究生张志谊及其他同志的热情帮助,特此致谢。 为了反映国内外的研究成果,在本书中收集了不少公开发表的论 文及资料,这些资料给本书提供了丰富的“粮食与营养”,使作者得益匪 浅。对这些资料的作者亦-并表示感谢。 由于作者水乎有限,书中错误之处在所难免,敬请读者不吝指正。 傅志方 于上海交通人学 200年2 目录 第1章模态分析的理论基础 1.1引言 T■一■■■「 1.2单直由度系统频响函数分析… .3单自由度系统频响函数的特性曲线 1.4各种不同激励下频响函数的表达式… 20 1.5多自由度系统的频响胜数分析 ……25 6多白由度系统模态分析与模态参数……… 33 I.7多自由度系统实模态分析 1.8多白由度系统复模态分析 44 参考文献 ■■■【d■■■凸郾郾db■ 鲁【号_■晶鲁量昌 第2章模态测试技术 屮『■◆·■■■晋曾■·晋■■■晶■■■中中卓▲画曾『■电中ψ■■曾曾即冒■曾■宁■自自■■■血自■■ 57 1概述 2.2模态测试系统… 57 2.3频响凶数的测试… ……59 24模态试验最佳悬挂、最佳激励、最佳测试点的确定 75 参考文献 第3章模态参数辨识的频域方法……………………………82 3.1概述 ■■L■旱司■ 82 2分量分析法 品山■_■b■■■·山 82 3.3导纳圆辨识方法 ■甲■■■■■4■甲『看■画_■■■■ 86 3、4t交多项式由线拟合 94 非线性优化辨识方法………………-…………………103 參考文献… d山日【 曹血血■■■■■■ -3D7 第4章模态参数的时域辨识方法… 曾■▲中甲■晶日日中甲音■■·晶山血晋 109 4.⊥概述 T■■【■ 109 4.2系统的可辨识性问题 …………113 4.3最小乘复指数法 117 4.4时间序列分析法 ………………………127 参考文就 142 第5章多输入多输出系统的模态参数辨识 b■ 144 5.1概述 d早血d日卜由甲甲甲4 ↓·"甲昏普d 5.2多输入多输出频响两数估计 145 5.3撷域多参考点模态参数辨识方法 5.4时城模态参数的总休辨识方法… 168 5.5特征系统实现算法(ERA法) 甲日··『·日··-a"↓pP 附 ·■■曾甲■■号平冒 …………182 5.6由复模态提取实模态 卜■■η■η■■·■■血■·■■』■昏看4女 184 5.7系统辨认的神经网络方法 188 5.8环境激励下模态测试 上■4 …207 參考文献 ………211 第6章动态载荷识别、模型修正与结构动力修改 4·■■斷■■■备日曾 215 6.I概述 215 6.2结构动态载荷识别 ■1■ 216 6.3结构物理模型修正 ……24 6.4结构动态特征灵敏度分析 251 6.5某于灵敏度分析的模型修正的贝叶斯法…… 274 6.6缙构参数的识别与修正 冒山白■■■司■■即pb 282 6.7结构动力修改 294 参考文献 ■■↓■個個4山 30 第7章模态综合技术 3们07 7.1概述 307 7.2组合系统法 h■■ s…………310 7.3模态综合法 :…314 参考文献 ■『■由·己 ……………328 第8章模态分析在工程中的应用 卩■■■■◆冒■■■b■■旮■■d凸b■■■■■■凸血b■ 330 8.1概述 …………………330 8.2模念分析在结构劲力特性分析中的应用 332 8.3模态分析在故障诊断及预报中的应用 71 8.4模态分析在声振特性控制中的应用 7 参考文戴… 唱■鲁甲甲啬島島■■■■■ ………395 第1章模态分析的理论基础 模分析的理论基础是在机械阻抗与导纳的褫念上发展起来的 虽然机被阻抗的概念!在20世纪30年代就已形成,但发展成为今天 这样较为完整的理论及方法,却红历了较长的岁月。近十余年米,模态 分析理论吸取∫振动理论、信号分析、数据处理、数理统计及自动控制 理论中的有关养”,结合日身打容的发展,形成∫一套独特的理论, 为模态分析及参数辨识技术的发屐獎定了理论基础。 自动控制理论中的传递函数(或频率响应函数)概念的引入,对模 态分析理论的发展起着很大的推动作用。传递函数反映系统的输入 输出之同的关系,反泱系统的同有特性,是系统在频域中的个重要特 征量,亦是频域中识別模态参数的依据。因此,对传递函数的特性分 析,并建立它与模态参数之间的关系,是模态分析理论+的个重要内 本章将系统地叙述模态分析的基础理论。首先从较为简单的单自 由度系统着手,引出机械阻抗、导纳、传递函数或频响函数的概念,然后 详细讨论它们的特性,并分别对简拷、周期、瞬态及随机激励下的传递 两数的各种表达式进行推导,建传递函数与模态参数之间的关系,为 频域参数辨订奠定基础 实际的工程绩构均可视为有阻尼的多自由度系统。因此,多自由 度系统将是我们研究的主要刈象。对多自由度系统而占,不仅使分析 的复杂性增加了,而且还具有单由度系统所没的转性结构参数、 输人力及输出响应常用矩阵来描述,因此矩阵分析方法是我们应用的 主要手段。 实际结构的阻尼特性是十分复杂的。可以说,到目前为止,尚末建 立--种完备而有效的阻尼模型,能确切地反陕实际结构的阻尼特性 癿有的各种阻尼模型都是在銍验假设前提下提出来的。尽管如此,现 有的阻尼模型仍然是我们分析冋题的依据。木章将对粘性阻尼(包括 匕倒阻尼与非比例阻尼)及结构阻尼(滞后阻尼)作详细叙述,并推导在 这些阻尼情沈下的频响函数表达式 模态分析的经典定义是:将线性定常系統振动微分方程组中的物 理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模念参 数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵 为模态矩阼,共每列为模振型:由」采用模念截断的处理方法,可使 疔程数大为减少,从而大大竹省了计算机时,减小了机器容量,降低了 计算成个。这对大型复杂结构的振动分析带来很大的好处 实际结构振动时,由于阻尼的分散性,各点的振动除了振幅不同 外,振动相位亦各异。这就使系统的特征频率及特征向量成为复数,从 的形成所谓“复模态”。复模态的性质与实模态不同,后者是前者的 种特树。因此复模态比实模态吏!有一般性。对复模态的分析研宄将 是本章的又一个重要内谷 模念分析叮以在频域中进行,亦叮在时域中进行。时域分析的理 论基础较广,其数学模型的建立(数学建模)是时域分析的理论基础。 有关时域数学建模问题将在以后的章节讨论 模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振 动侍性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供 依据。閃此模态参数辨识模态分析理论的重要内容。有关模态参数 辨识的理论及方法将在有关章节中讨论。 12单自由度系统频响附数分析 单自巾度系统是最基本的振动系统。量然实际结构均为多自由度 系统,但村单自出度系统的分析能揭示振动系统的很多基本特性。由 于它简单,因此常常作为振动分析的基础。从单自由度系统出发分析 系统的频响函数,将使我们便于分析和深刻理解它的基本特性。多台

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weixin_43661160 还可以,挺好的
2020-07-02
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