[发明专利]一种基于互谱函数的运行模态分析实验方法及装置

权利要求书

1.一种基于互谱函数的运行模态分析实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)用弹性绳将梁悬挂，选择梁的端点作为激励点，利用钢锤对梁实施脉冲激励；

选取距离激励点较近且响应信号幅值较大的响应点作为参考点；

在所述参考点及反映梁振型的各几何模型节点布置响应测点；

2)采集所述参考点和响应点在脉冲激励后产生的响应信号；

3)对采集信号进行带通滤波，其通频带为感兴趣的结构模态频率范围，对所有响应通道加汉宁窗；

4)求取参考点与响应点之间的互功率谱函数，并构建互功率谱函数不同采样时刻数据构成的矩阵方程；

5)利用所述矩阵方程求解系数矩阵，得到系统极点；

6)识别模态振型及模态参与因子矩阵；

7)进行模态置信判据矩阵值计算，如果模态置信判据值不佳，则选取不同采样时刻值，返回到步骤4)重新构建矩阵方程组，直至模态置信判据值在预设合理区间以内，获得结构模态参数。

2.如权利要求1所述的基于互谱函数的运行模态分析实验方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：8)模态动画绘制：得出各点每个方向的模态振型矢量，与测点布置几何模型对应，就得到描述各测点x、y、z方向上的相对振幅的模态振型动画。

3.如权利要求1或2所述的一种基于互谱函数的运行模态分析实验方法，其特征在于：所述步骤4)中，按照式(1)计算结构响应点j和参考点i之间的互相关函数：

Rij(τ)=∫oTxi(t)xj(t+τ)dτ---(1)]]>

式中，R_ij(τ)为响应点j和参考点i之间的互相关函数，T为测试时间，x_i(t)为参考点的加速度响应信号，x_j(t)为响应点的加速度响应信号，τ为时间间隔；

对结构响应点j和参考点i之间的互相关函数R_ij(τ)按照时间间隔Δt

式中C_rij为与第r阶模态相关的常系数；N为待识别模态阶数；Δt为采样时间间隔；λ_r为系统极点；

将系统极点λ_r表达为λr=-ξrωr±jωr1-ξr2---(3),]]>式中ξ_r为第r阶模态阻尼比；ω_r为第r阶模态无阻尼固有频率

将R_ij(kΔt)作周期延拓，并进行离散傅里叶变换，得到响应点j和参考点i之间单边互功率谱密度函数：

Sij+(kΔt)=1NΣk=12NΣr=1NRij(kΔt)e(-jπkr/N)---(4)]]>

取在不同采样起始时刻的值建立互功率谱函数矩阵方程：

式中a₀，a₁，…a_2N为系数；S_ij(t₀)，S_ij(t₁)…S_ij(t_4N)为响应点j和参考点i之间互功率谱函数在t₀，t₁,…t_4N时刻的取值，利用该方程组的协方差矩阵构成压缩方程，得到该超定方程的最小二乘解，得到系数a₀，a₁，…a_2N的取值。