[发明专利]一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法

说明书

一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法，首先根据待测复杂结构中的部组件构成，将复杂结构按部组件划分为多个子系统；其次开展对复杂结构的激振实验，获得复杂结构各子系统的内损耗因子和子系统间的耦合损耗因子；然后获得复杂结构的统计能量分析模型；最后根据所得模型，利用已知子系统响应间接测量未知子系统响应；本发明通过实验的方式辨识复杂结构的系统参数，从而建立复杂结构的统计能量分析模型；继而基于该模型利用测量得到的已知子系统部组件的响应间接计算难以测量的未知子系统部组件的响应；从而解决了多源激励作用下复杂结构中关注的部组件难以测量其高频响应的难题。

技术领域

本发明涉及一种结构动力学响应测量的技术领域，具体涉及一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法。

技术背景

结构动力学响应的测量是工程结构使用中的关键技术，然而对于较复杂的工程结构而言，其结构中部分部组件的响应在工程实际中难以测量，或者由于恶劣的测量环境而难以获取准确值，但是这些部组件又是结构动力学响应分析中比较受关注的部分，其振动响应的特征和量级将直接影响结构本身的使用特性和疲劳寿命，从而也使得受关注部组件的优化设计、减振降噪等动力学设计难以开展。因此，对于复杂结构中难以测量响应，但又非常受关注的部组件响应的间接测量是十分重要的，具有重要的工程应用价值。

现有技术对于结构动力学响应的测量主要是，通过直接对复杂结构实体施加载荷后进行振动信号采集，或者建立结构的动力学模型或仿真模型，通过施加载荷后计算其响应，但更一般的情况是结构所受载荷可能是未知的，导致上述测量方法无法开展；然而，对于工作状态下的复杂结构，由于结构的复杂性而难以测量部分部组件的响应或测量的响应不准确的情况却是大量存在的。现有技术大部分是针对结构低频响应的直接测量或预示，以及结构所受载荷已知情况下的高频响应计算或预示，难以精确解决复杂结构受激后的高频响应间接计算或测量，对于结构所受载荷未知情况下的响应计算或测量更是难以实现。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法，通过实验的方式辨识复杂结构的系统参数，从而建立复杂结构的统计能量分析模型；然后，基于该模型利用测量得到的已知子系统部组件的响应，间接计算难以测量的未知子系统部组件的响应；从而解决了多源激励作用下复杂结构中受关注部组件的高频响应难以测量的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法，包括以下步骤：

步骤1、根据待测复杂结构中的部组件构成，将复杂结构按部组件划分为多个子系统；

步骤2、开展对复杂结构的激振实验，获得复杂结构各子系统的内损耗因子和子系统间的耦合损耗因子；

步骤3、获得复杂结构的统计能量分析模型；

步骤4、根据步骤3所得模型，利用已知子系统响应间接测量未知子系统响应。

所述步骤1具体方法为：

根据待测复杂结构中的部组件构成，将复杂结构按部组件分类，划分为依附于部组件的N个子系统，并在每个子系统部组件上至少布置三个加速度传感器对结构表面的法向加速度信号进行采集。

所述步骤2具体方法为：

依据步骤(1)划分的子系统，利用激振器依次对复杂结构中的各子系统部组件进行激励，激振器通过顶杆与在结构部组件表面粘贴的阻抗头进行连接，激励过程中获得阻抗头测量得到的激励力和激励加速度信号，通过式(1)计算所施加激励对各子系统的输入功率为：