[发明专利]液体附加质量振动反演算法

权利要求书

1.一种液体附加质量振动反演算法，其特征在于包括如下步骤：

Ａ、建立结构有限元数值模型，获取该有限元模型的质量矩阵与刚度矩阵，分别标记为                                               、，并存于专用存储器中；

Ｂ、在结构上布置加速度/速度/位移传感器；

Ｃ、将结构置于空气中获得未放流体状态下结构的模态参数、，并将其存储入所述专用存储器中，其中j为模态阶次；

Ｄ、将结构置于流体中获得流体中结构的模态参数、，并将其存储入所述专用存储器中；

Ｅ、流体附加质量计算：

e1、从专用存储器中读取上述步骤A中存储的数据，即、；

e2、结构模态参数提取

利用模态参数识别方法提取模态频率f、模态振型，其中；

e3、建立未放流体状态结构自由振动方程；

e4、建立流体中结构自由振动方程；

e5、将步骤e3、 e4中结构自由振动方程转换到模态领域后求得液体附加质量。

2.根据权利要求1所述的液体附加质量振动反演算法，其特征在于：所述步骤e3中，未放流体状态结构自由振动方程为，其中、分别为实际结构的质量、刚度矩阵；为结构位移，为加速度，其中未放流体状态结构与步骤AA结构中、的关系为：

其中、为有限元模型中第n个单元质量、刚度矩阵在整体坐标系下的形式；为单元总数为时第n个单元的修正系数；为位于流体中的单元总数为时第nv个单元的修正系数；为位于流体中的单元总数为时第nw个单元的修正系数。

3.根据权利要求2所述的液体附加质量振动反演算法，其特征在于：所述步骤e4中，流体中结构自由振动方程为，其中、分别为实际结构并考虑流体附加质量的质量、刚度矩阵，以代表流体附加质量，流体中结构与空气中结构质量矩阵、刚度矩阵关系为：

其中为单元总数为时位于流体中的第n个单元的质量附加系数。

4.根据权利要求3所述的液体附加质量振动反演算法，其特征在于：用有限元模型的第i阶模态振型分别前乘步骤e5中得到的两种状态下模态领域振动方程，

与

上述两式相加，得

其中j为结构处于空气中时测得的模态阶次，l为结构处于流体中时测得的模态阶次；

将步骤e3、e4带入上述第3式中得

    进一步化简为

其中，，，，，，，

写成矩阵的形式

   

进一步简化为       

                                   

其中，

 应用线性规划方法求解

其中为软件Matlab命令，并且满足，，且，均为施加的约束条件，

流体附加质量提取，并记为：

。

5.根据权利要求4所述的液体附加质量振动反演算法，其特征在于：所述动力响应信号是加速度和/或是速度和/或是位移。