[发明专利]基于振动响应信息的粘弹夹层结构老化状态识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械结构健康状态识别方法，特别涉及一种粘弹夹层结构老化状态的识别方法。

背景技术

粘弹夹层结构具有优良的密封、减振、降噪等性能，在机械设备中应用广泛。在长期使用过程中，由于受温度、湿度、振动等环境因素及其变化的影响，粘弹性材料将不可避免地发生松弛、发硬、发脆等老化现象，使得粘弹夹层结构的动态特性发生变化，进而影响结构的使用性能。因此，识别粘弹夹层结构老化状态，对提高结构可靠性、改善结构实用性具有重要的意义。同时，也是有效评估设备整体效能的迫切需要，对于延长设备使用寿命，保证其使用安全性具有重要的工程使用价值。

目前常用的结构老化状态识别方法主要有基于模型的方法和基于振动响应的方法。但是，粘弹夹层结构的组成成分复杂，粘弹性材料的动力学特性不恒定，这都增加了模型求解的难度，制约了模型求解的准确率。基于振动响应的方法利用结构在外部激励下产生的振动响应信息识别结构特性，为识别粘弹夹层结构老化状态提供了方便、有效的途径。当粘弹夹层结构出现不同程度的老化时，结构的动力学特性，如刚度、阻尼等会发生改变，表现为在外部激励下结构振动响应信息的变化。因此，分析粘弹夹层结构不同老化状态下振动响应信息的差异性，提取和选择有效描述该差异性的特征指标，基于智能分类算法自动识别结构老化状态是一种有效的技术途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用外部激励产生的振动响应信息来识别粘弹夹层结构老化状态的方法。该方法精度高、成本低、简单可靠，便于应用在工程实际中。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于振动响应信息的粘弹夹层结构老化状态识别方法，其特征在于，包含以下步骤：

（1）振动响应信息的获取

通过振动台及其控制系统对粘弹夹层结构施加随机激励，待振动稳定后，采集振动响应信息；

（2）基于自适应冗余第二代小波包变换的特征提取

首先，基于信号波形特征构造自适应的第二代小波，对振动响应信号x进行1层第二代小波变换，以细节信号d的Hilbert包络谱熵指标为目标函数，利用遗传算法求解使其最小的预测器P_opt；假设细节信号{d_i}的Hilbert包络谱为{f_i}，计算其谱值在整个谱中的分布概率密度p_i，预测器的目标函数定义为：

Ef=-Σnpilnpi]]>

为了使逼近信号s能更准确表征原始信i号中除细节信号以外的特征，以重构误差J_U作为更新器的衡量标准，求解使J_U最小的更新器U_opt，J_U定义为：