[发明专利]一种基于模态测试技术的惯性参数识别方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于振动模态测试技术的结构惯性参数识别方法，设计振动测试与分析技术，能够在较高支撑刚度的边界条件和较大噪声的环境条件下对结构惯性参数进行快速而准确的识别。适用于工厂环境下较大噪声的测试工作。本发明的方法包括：基于结构频率响应特性的直接参数识别法和剩余惯量法的组合方法。

技术领域

本发明涉及振动测试技术领域，特别是一种基于模态测试技术的惯性参数识别方法。

背景技术

质量、质心位置、转动惯量和惯性积等惯性参数是结构动态仿真、性能优化、有限元分析、悬置安装位置和角度选取等过程中所需的重要参数。基于振动测试技术的结构惯性参数识别方法逐渐成为新的研究热点，目前主要分为三种方法，包括直接参数识别法，剩余惯量法和模态模型法。剩余惯量法应用较多；直接参数识别法根据结构最高阶刚体模态和第一阶弹性模态之间的加速度频响函数谱线实部数据，不依赖其他已知量，直接求出结构质量、质心、转动惯量和惯性积等共10个参数，但该方法对噪声和弹性模态的干扰十分敏感，很难得到准确结果；模态模型法通过识别质量归一化刚体模态振型，依据质量矩阵关于刚体模态振型的正交性，求出10个惯性参数，但该方法需要一次锤击得到4-6阶刚体模态，这往往很难做到，且该方法惯性参数的识别精度取决于刚体模态振型的识别精度，而对振型的识别精度往往不如对频率的识别精度。此外，噪声和刚体振型的耦合也会对结果造成不利影响。剩余惯量法精度较好，对噪声和弹性模态干扰不太敏感，但需要提前已知质量参数，而这往往是待求的未知量，与测试的目的不符。此外，为了使测试点的分布反映结构几何轮廓，需要布置大量测试点，增大了测试工作量，达不到高效测试的目的。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种新的测试方法，能够满足在较高弹簧支撑刚度和含有弹性模态和噪声干扰的情况下，一次测试得到所有10个惯性参数结果，并保持较高精度的方法。

为达到上述目的，本发明的实施采用以下技术方案：

本发明提供一种用于识别结构惯性参数的测试方法，所述方法用于一种结构的惯性参数识别测试，所述测试由于支撑系统具有较大刚度，并且测试环境包含较大噪声，所述方法包括：

针对所述结构第一阶弹性模态振型，找到第一阶弹性模态振型节点位置，在符合惯性参数识别测试选点原则的前提下，在节点或其附近位置布置测点；

针对所述的测点分布，进行锤击法测试，得到包含最高阶刚体模态和第一阶弹性模态的频响函数矩阵；

利用频响函数矩阵代入所述直接参数识别法计算非第一阶弹性模态主要振动方向的质量值；

利用所述质量值，使用所述剩余惯量法，求出剩余9个惯性参数。

采用上述技术方案与现有技术相比，其有益效果为：

本发明提供的一种基于振动测试技术的惯性参数识别方法，与现有的剩余惯量法相比，本实施例结合直接参数识别法，实现了在不依赖任何已知量的前提下，在具有较高支承刚度和较大噪声干扰的测试环境下对结构惯性参数准确识别的目的，并且减少了测试点的数量，大幅降低工作量，有效地避免了直接参数识别法和剩余惯量法单独使用所面临的缺陷。

附图说明

图1为本发明基于模态测试技术的惯性参数识别方法的流程图；

图2为某型列车转向架构架模态试验测点分布图；

图3为某型列车转向架构架第一阶弹性模态振型和节点位置图；

图4为某型列车转向架构架惯性参数识别测试测点分布图；

图5为某型列车转向架构架频响函数谱线及质量线选带情况。

具体实施方式