一种机械装备结构运行状态下的频响函数识别方法技术

本发明专利技术公开了一种机械装备结构运行状态下的频响函数辨识方法，其将工作模态分析方法辨识所得结构的固有频率与阻尼比和实验模态分析方法辨识所得结构的模态振型相结合，合成后得到频响函数，其包括：(1)对装备进行实验模态分析实验，得到结构的模态振型；(2)对装备进行工作模态分析实验，得到结构固有频率和阻尼比；(3)对(1)中得到的模态振型和(2)中得到的固有频率和阻尼比按一定方式进行合成，得到结构工作状态下频响函数。本发明专利技术的方法弥补了现有工作模态分析方法不能得到结构频响函数的不足，进一步提高了OMA方法的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械装备结构的动力学分析领域，更具体的，涉及到一种机械装备机构运行状态下的频响函数辨识方法。
技术介绍
与静止状态下相比，机械装备运行过程中结构的动态特性会发生变化，以机床为例，产生这种变化的一个原因是运行过程中主轴位置变化对机床动态特性的影响以及工作台位置变化导致的机床结构动态特性的变化。另一个原因是运行过程中主轴转速变化以及工作台进给速度变化引起的动态特性变化。除了速度相关和位置相关的机床运行过程中动态特性变化之外，运行过程中机床温度的变化以及非线性也会造成动态特性的变化。采用机床实际运行中结构的动态参数能更准确地预测加工过程稳定性，保证加工零件形状和尺寸的精确度。工作模态分析方法(OMA)是一种可以在实际运行工况下辨识结构动态特性的方法，这种方法仅基于输出响应数据，根据输出响应的功率谱便可以辨识模态参数。OMA方法可以仅通过输出信号辨识固有频率和阻尼比，但是其由于输入信号未知，模态振型无法归一化，从而无法获得结构的频响函数矩阵。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种辨识机械装备运行中的频响函数方法，其通过将结构静止状态下各阶模态振型与工作状态下各阶固有频率和阻尼比相结合，从而获得工作状态下频响函数，具有方法简单、测量结果准确的优势。为实现上述目的，按照本专利技术，提供一种用于机械装备结构的运行状态下频响函数识别方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)对机械装备结构进行试验模态分析实验，相应获得包含所设定的n阶模态参数的频响函数[H(ω)]0，其中模态参数包括固有频率ω0n,r、阻尼比ξ0r和模态阵型{φ

【技术保护点】
一种机械装备结构运行状态下的频响函数辨识方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)对机械装备结构进行试验模态分析(EMA)实验，相应获得包含所设定的n阶模态参数的频响函数[H(ω)]0，其中模态参数包括固有频率ω0n,r、阻尼比ξ0r和模态阵型{φ}0r：[H(ω)]0=Σr=1n{φ}0r{φ}0rT-ω2+2jξ0rω0n,rω+ω0n,r2---(1)]]>其中：j为虚数单位，ω为自变量，单位为rad/s，{φ}0r为敲击实验得到的第r阶模态的模态振型，ω0n,r为敲击实验得到的第r阶模态的固有频率，ξ0r为敲击实验得到的第r阶模态的阻尼比；(2)对机械装备结构进行工作模态分析实验，相应获得反映各阶模态的振动响应功率谱，该功率谱中具有多个极点，并且各个极点分别对应于一组用于表征机械装备结构动力学特征的模态参数，即第r阶模态的固有频率ω1n,r和阻尼比ξ1r；(3)将步骤(2)所得固有频率ω1n,r、阻尼比ξ1r代入步骤(1)的频响函数[H(ω)]0中，分别代替ω0n,r、ξ0r，即可获得合成的频响函数[H(ω)]：[H(ω)]=Σr=1n{φ}0r{φ}0rT-ω2+2jξ1rω1n,rω+ω1n,r2---(2)]]>该频响函数[H(ω)]即为机械装备结构在运行状态下的频响函数。...

【技术特征摘要】
1.一种机械装备结构运行状态下的频响函数辨识方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)对机械装备结构进行试验模态分析(EMA...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛新勇，彭伊丽，李斌，秦潮，和焕斌，荣闹，徐宛丛，冯勤龙，万文杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42