一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器(Dynamic vibration absorber，DVA)参数设计方法，获取抑制宽频激励下薄壁结构动响应的DVA最优参数。首先，通过应变传感器获得薄壁结构的应变响应数据；其次，对结构响应数据构成的矩阵进行奇异值分解(Singular value decomposition，SVD)获得奇异值和奇异向量，并根据左、右奇异向量求解结构模态参数；最后，根据获取的模态参数对奇异值较大的前几阶向量分别开展DVA参数设计，实现结构的振动抑制。本发明专利技术解决了薄壁结构因模态密集且激励与结构参数难以精确获得导致DVA参数优化困难的问题，克服了现有DVA设计方法难以适用于仅结构响应已知工况的局限性。难以适用于仅结构响应已知工况的局限性。难以适用于仅结构响应已知工况的局限性。

A parameter design method of response driven broadband vibration absorber for thin-walled structures

【技术实现步骤摘要】
一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法


[0001]本专利技术涉及一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法，属于结构振动控制


技术介绍

[0002]动力吸振器由于其理论相对成熟、成本低、安装方便等优点，被广泛应用于各类工程减振中，目前的动力吸振器设计主要基于结构动力学特性，依赖于结构模型精度和外载荷信息。缺乏仅依靠结构响应对动力吸振器进行优化设计的理论。现有的动力吸振器的优化理论均需要准确的载荷信息以及结构参数信息，然而实际工程结构的高保真动力学模型难以建立，外载荷信息难以直接通过测量获取。虽然可以通过载荷识别和模态参数识别的算法反推出结构的载荷和模态参数信息，但识别算法对于复杂工况下的薄壁结构识别效果很差，必然导致动力吸振器的控制效果不佳。为更好的将动力吸振器应用到薄壁结构，亟需发展一种仅依靠响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法，该方法包含如下步骤：
[0004](1)、获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：(1)、获得薄壁结构的应变响应数据；(2)、对响应数据构成的矩阵进行奇异值分解，获得奇异值与奇异向量；根据奇异值确定目标模态以及DVA的个数；(3)、根据左奇异向量和右奇异向量获得目标模态的模态振型、模态频率、模态质量、模态刚度和模态阻尼信息；(4)、通过等效参数替换将单模态振动系统动力吸振器参数设计问题转化为等效单自由度振动系统的动力吸振器参数设计问题，吸振器最优布置位置根据目标模态振型极值确定；(5)、根据定点理论进行等效单自由度振动系统减振的动力吸振器参数设计，获取薄壁结构减振的动力吸振器优化参数。2.根据权利要求1所述的一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中，利用应变传感器获得结构的应变响应数据。3.根据权利要求1所述的一种响应驱动的薄壁结构宽频减振动力吸振器参数设计方法，其特征在于，步骤(2)中，目标模态和DVA个数确定包括以下步骤：目标模态信息包含应变模态和位移模态，同一阶应变模态和位移模态具有相同的模态频率，共享广义坐标，应变模态振型矩阵Φ
ε
和位移模态振型矩阵Φ
w
存在如下转换关系：Φ
w
＝TΦ
ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，T为转换矩阵；将薄壁结构的应变响应矩阵ε根据模态叠加法投影到模态空间：ε＝Φ
ε
q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：为模态空间内的广义坐标矩阵，其中，q
n
为结构的第n阶应变模态所对应的广义坐标，N为应变模态的总个数；Φ
ε
＝[Φ
ε1
,Φ
ε2
,...,Φ
εN
]是由结构应变模态振型向量Φ
εn
组成的振型矩阵，其中，Φ
εn
为结构的第n阶应变模态振型向量，n＝1,2,
…
,N；由应变响应矩阵ε构造系数矩阵C1：C1＝εε
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)根据模态的能量分布在不同频段内，不同阶模态的广义坐标向量之间内积为零：根据结构模态的正交性：综合式(2)、(3)、(4)、(5)得：对于任意矩阵A，其特征值问题可通过下式求解：
Av＝vλ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中，v与λ分别为矩阵A的特征向量矩阵和特征值矩阵，对比式(6)和式(7)可得：式(6)中矩阵Φ
ε
与矩阵分别为矩阵C1的特征向量矩阵和特征值矩阵；由应变响应矩阵ε构造系数矩阵C2：C2＝ε
T
ε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)同理得：式中，矩阵q
T
与矩阵分别为矩阵C2的特征向量矩阵和特征值矩阵；式(6)中的Φ
ε
以及式(9)中q
T
通过对应变响应矩阵ε进行奇异值分解得到：ε＝UΣV
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中，左奇异矩阵U即为应变模态振型矩阵Φ
ε
；右奇异矩阵V即为广义坐标矩阵q
T

【专利技术属性】
技术研发人员：吴邵庆，李航行，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：