[发明专利]针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法

说明书

本发明公开了一种针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法，自由模态测试中，通常会采用柔软的绳索或软弹簧等对被测结构进行悬挂支承，近似模拟自由边界条件；然而，悬挂支承会给测试结构引入附加刚度和阻尼，进而给测量的频响函数带来一定程度的影响；本发明涉及一种针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法，该方法在给定支承刚度和支承阻尼的情况下，通过测量与悬挂点相关的频响函数，即可消除悬挂支承刚度和阻尼对所测量频响函数的影响，准确获取自由结构的频响函数。

技术领域

本发明属于模态测试技术领域，涉及一种频响函数数据修正的方法，具体涉及一种针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法，此处悬挂支承影响主要指悬挂支承刚度和阻尼对频响函数引入的附加影响。

背景技术

自由模态测试是比较常见的一类模态试验，以获取自由结构的动态特性为目的。这类测试中，被测结构应当处于类似于“悬浮”的自由状态。然而实践中，这种状态很难实现，通常会采用柔软的绳索或软弹簧等对被测结构进行悬挂支承，近似模拟自由边界条件。显然，悬挂支承会给测试结构引入附加刚度和阻尼，进而给测试结果带来一定程度的影响，最直接影响的就是测量的频响函数。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种针对自由模态测试消除频响函数中悬挂支承影响的方法，其特征在于：针对单点悬挂，假定结构体C的自身刚度足够小而不能忽略悬挂支承的影响，结构体C悬挂于s点处，悬挂支承效果等效为k_s刚度的弹簧和大小为c_s的阻尼，p点为激励点，l点为测量点，其中“p点”和“l点”为结构体上任意两点；为了消除悬挂支承的影响，在s点施加“虚拟支承”，“虚拟支承”中的“负刚度”k′_s＝-k_s和“负阻尼”c′_s＝-c_s抵消了悬挂支承的影响，使结构体等效为自由状态；

为便于分析，将s点拆分为两个点s点和s′点，在“虚拟支承”中，用s′点来表述s点；

视悬挂的结构体C为子结构Ⅰ，“虚拟支承”为子结构Ⅱ，则子结构Ⅰ和子结构Ⅱ结合即得到自由结构体；

对子结构Ⅰ和Ⅱ分别进行分析；

对于子结构Ⅰ，建立频域下的输出位移响应和输入力的关系，

其中，X_l和X_s分别表示子结构Ⅰ在l点和s点处的位移响应，F_p和R_s分别表示子结构Ⅰ在p点和s点所受的作用力；表示悬挂状态下l、s点之间的位移频响函数；表示悬挂状态下s、p点之间的位移频响函数；表示悬挂状态下s点处的原点位移频响函数；

对于子结构Ⅱ，同样建立输出位移响应和输入力的关系，

X′_s＝α_s′s′R_s′ (2)

式中，

其中，X′_s′和R_s′分别表示子结构Ⅱ在s点处的位移响应和所受的作用力；α_s′s′表示子结构Ⅱ在s点处的原点位移频响函数；jω中j是复数单位，ω为频响函数自变量；

连接点s或s′处力和位移的约束条件分别为：

R_s+R_s′＝0 (4)

X_s＝X_s′ (5)

联立式(1)～(5)，得到