张令弥老师2008年报告 模态试验分析技术
基于模态应变能变化率结构损伤定位法的改进
Ｉ ｐｒ ｖ ｍ ｅ ｔｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｍ ａ ｅ Ｄｅ ｅ ｔｏ Ｍ ｅ ｈ ｄ Ｂａ ｅ ｍ ｏ ｅ ｎ ｆＳ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｄａ ｇ ｔ ｃ ｉ ｎ ｔ ｏ ｓ ｄ ｏ ｏ ａ ｔ ａ ｎ Ｅｎ ｒ ｙ ｎ Ｍ ｄ ｌＳ ｒ ｉ ｅ ｇ
Ｚ ＨＡＮＧ ｎ，Ｓ Ｙｕ —ｅ ， Ｆ Ｂｉ Ｕ ｎ ｌｉ ＡＮ ｎ Ｋａ ｇ
这 些损 伤不及 时发 现 ， 导致 损伤 积累 ， 会 最终 导致结 构 的破 坏ｌ 。 因此 ， 结 构 损 伤识 别 的研 究 显得 尤 １ ｊ 对 为 重要 。结构 的损 伤识 别是通 过对 结构 损伤 指标 的 测 试 、 算与 分析 ， 断 出结 构是 否 发 生 了损 伤 、 计 判 定 位损 伤位 置 和估计 损 伤 程 度 ， 而对 结 构 的可靠 性 进
和多损伤两种损伤工况 。经过数值验算 发现 ， 该方法 能够定 位不 同的损伤工 况 ， 且方 法简便 ， 具有较 高
的精度 。 关键词 ： 损伤结构 ； 损伤定位 ； 态应 变能 ； 模 损伤程度
中 图分 类 号 ： Ｕ １ ． Ｔ ３７ ９ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７— １４ （【２ ｏ— ０４ 一 ｏ ６２ １４ ２ ｌ）５ １７ ４ 】
ｓｏ ｉｎ．
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｄ ｍ ａ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｇ ｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ； ｄ ｍ ａ ｅ ｌ ｃ ｔｏ ａ ｇ ｏ ａ ｉ ｎ；ｍ ｏ ａ ｔ ａｎ ｎ ｒ ｙ；ｄ ｍ ａ ｅ ｘ ｅ ｔ ｄ ｌｓｒ ｉ ｅ ｅ ｇ ａ ｇ ｄ ｅ ｔｎ
既有 结构 在 服役 期 会 发 生不 同程 度 的损 伤 ， 若
由上 述分 析 证 明 可 知 ， 过 Ｍ Ｅ Ｒ 的 大小 和 通 ＳＺ ， 正 负情况 可定 位 损 伤 结 构 。 ＭＳ Ｚ 正 值 且 数 若 ＥＲ 为 值 较大 ， 则为 损伤单 元 ， 为 负值 ， 为未 损伤 单元 。 若 则
运行模态分析方法综述
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据运行模态分析方法综述作者：陈东弟， 向家伟， Chen Dongdi， Xiang Jiawei作者单位：桂林电子科技大学机电工程学院,广西,桂林,541004刊名：桂林电子科技大学学报英文刊名：JOURNAL OF GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY年，卷(期)：2010，30(2)被引用次数：0次1.祁克玉一种改进的EMD设备故障诊断方法及裂纹定量诊断反问题研究 20072.应怀樵.刘进明.敖清波火箭激振钱塘江大桥模态试验 1999(4)3.沈松.应怀樵.雷速华用锤击法和变时基技术进行黄河铁路桥的模态试验分析 2000(3)4.任宜春基于小波分析的结构参数识别方法研究 20075.MCLAMORE V R.HART G C.STUBBS I R Ambient vibration of two suspension bridges 1971(10)6.BRINKER R.ZHANG L.ANDERDEN P Modal identification from ambient responses using frequency domain decomposition 20007.翟东武.朱唏基于输出响应的识别结构参数的神经网络方法 2001(1)8.GENTILE C.GALLINO N Ambient vibration testing and structural evaluation of an historic suspension footbridge 2008(4)9.CAUBERGHE B.GUILLAUME P.VERBOVEN P Frequency response function-based parameter identification from short data sequences 2004(5)10.VERBOVEN P.GUILLAUME P.CAUBERGHE B Frequency-domain generalized total least-squaresidentification for modal analysis 2004(1-2)11.王彤.张令弥运行模态分析的频域空间域分解法及其应用 2006(1)12.李静.金玉华基于遗传算法的导弹结构模态参数识别 2008(3)13.张义民.张守元.李鹤运行模态分析中固有模态和谐波模态区分方法研究 2009(1)14.张义民.张守元.李鹤运行模态分析中谐波模态识别方法研究及应用 2008(3)15.COPPOTELLI G On the estimate of the FRFS from operational data 2009(2)16.HANSON D.RANDALL R B.ANTONI J Cyclostationarity and the cepstrum for operational modal analysis of mimo systems-Part Ⅰ:Modal paratemer identification 2007(6)17.IBRAHIM S R Random decrement technique for modal identification of structures 1977(11)18.张西宁.屈梁生一种改进的随机减量信号提取方法 2000(1)19.JAMES G H.GARNE UFFER J P The natural excitation technique (NEXT) for modal parameter extraction from operating wind turbines 199320.PEETERS B.DE ROECK G Reference-based stochastic subspace identification for output-only modal analysis 1999(6)21.尹志宏.范文冲主轴系统空运转模态分析 2006(S)22.HERMANS L.VAN DER AUWERAER H Modal testing and analysis of structures under operational conditions:industrial applications 1999(2)23.李中付.华宏星.宋汉文基于环境激励的工作模态数识别 2001(8)24.JUANG J N.PAPPA R S An eigen system realization algorithm for modal parameter identification and model reduction 1985(5)25.MOHANTY P.RIXEN D J Modified ERA method for operational modal analysis in the presence of harmonic excitations 2006(1)26.姜浩.郭学东.杨焕龙环境激励下桥梁结构模态参数识别方法的研究 2008(11)27.李晔.向树红基于正弦振动试验的航天器结构模态参数识别 2006(5)28.KINDT P.SAS P.DESMET W Measurement and analysis of rolling tire vibrations 2009(3-4)29.GOLDBERG D E System identification via genetic algorithm 198130.KRISTINSSON K.DUMONT G A System identification and control using genetic algorithms 1992(5)31.李守巨.刘迎曦.冯颖基于混合遗传算法的动力系统阻尼参数识别方法 2004(5)32.刘丽兰.刘宏昭.吴子英基于时变多变量Prony法的时变振动系统模态参数辨识 2006(1)33.VERBOVEN P.CAUBERGHE B.GUILLAUME P Improved total least squares estimators for modal analysis 2005(25-26)34.VANLANDUIT S.CAUBERGHE B.GUILLAUME P Reduction of large frequency response function data sets using a robust singular value decomposition 2006(12)35.王建有.陈健云.李宗坤输入未知下非比例阻尼结构参数识别方法的研究 2007(4)36.蔡如华基于小波变换的热辐射测温信号消噪处理 2005(6)37.LIND R.BRENNER M.HALEY S Estimation of modal parameters using s wavelet-based approach 199738.何正嘉.訾艳阳Laplace小波及其工程应用 2001(5)39.任伟新环境振动系统识别方法的比较分析 2001(6)40.ALONGE F.D'LPPOLITO F.RAIMONDI F M System identification via optimised wavelet-based neural networks 2003(2)41.李鹤.姚红良.闻邦椿基于小波变换方法的高层建筑模态参数辨识 2005(5)42.徐增丙.轩建平.史铁林LS-SVM在基于小波变换的模态分析中端部效应的应用 2008(13)43.Qi Ke-yu.He Zheng-jia.Li Zhen Vibration based operational modal analysis of rotor systems 2008(7)44.FRANK PAI P.PALAZOTTO A N HHT-based nonlinear signal processing method for parametric and non-parametric identification of dynamical systems 2008(12)45.陈隽.徐幼麟HHT方法在结构模态参数识别中的应用 2003(3)46.ONG K C G.WANG Z.MAALEJ M Adaptive magnitude spectrum algorithm for Hilbert-Huang transform based frequency identification 2008(1)47.Yang Hai.Cheng Wei.Zhu Hung TVAR time-frequency analysis for non-stationary vibration signals of spacecraft 2008(5)1.期刊论文李怀鹏.岳林.LI Huai-peng.YUE Lin基于峭度的运行模态分析中谐波的识别方法-机械工程与自动化2010(4)为了能够将含有谐波响应的实测信号应用于运行模态分析,根据系统响应与谐波响应统计特性的不同,应用一种基于随机变量的峭度值的方法将谐波响应识别出来,以便在后续的模态参数识别中消除谐波响应的影响.用GARTEUR飞机模型数值仿真以及利用带有电机的框架模型进行实验,结果验证了该方法的有效性.2.期刊论文王彤.张令弥.WANG Tong.ZHANG Ling-mi运行模态分析的频域空间域分解法及其应用-航空学报2006,27(1)提出了一种基于频域空间域分解(Frequency and Spatial Domain Decomposition,FSDD)的运行模态分析方法.该法将同时具有输入和输出的试验模态分析的经典方法--复模态指示因子(Complex Mode Indicator Function,CMIF)法拓展到了仅有输出响应的运行状态模态分析.FSDD法采用奇异值分解将信号空间和噪声空间分离开来,把奇异值曲线作为模态指示的依据,以奇异值向量作为加权函数得到每一阶模态的增强功率谱(Power SpectrumDensity,PSD),进而在频域内对增强PSD曲线进行最小二乘拟合以得到准确的模态频率和阻尼参数.采用了一个二层楼仿真算例和在欧洲广为人知的瑞士Z24公路大桥实测算例来验证FSDD算法.3.会议论文万岭.洪明.姜大正基于运行模态分析的船舶结构模态参数辨识2009运行模态分析是一种仅仅通过结构响应数据来识别结构模态参数的方法,一般此种方法基于输入为平稳白噪声的假设.本文首先论述了运行模态分析方法的特点及发展,并且简述了运行模态分析的几种典型方法和关键问题；而后将几种常用的结构振动分析测试方法在船舶中的应用做了比较；最后论述了基于运行模态分析方法的船舶结构模态参数识别和减振设计.4.期刊论文姜大正.洪明.周力.Jiang Da-zheng.Hong Ming.Zhou Li运行模态分析技术在船舶结构振动中的应用-中国舰船研究2010,05(3)运行模态分析是一种仅基于环境激励下结构的响应来提取模态参数的方法,通常假设环境激励为白噪声进行分析.实际上,船舶航行过程中所受激励十分复杂,除受海浪等随机激励外,还受到来自螺旋桨、主机等确定的单频激励.因此航行中的船舶所受激励应假设为白噪声和确定频率的激励同时存在.讨论运行模态分析方法在船舶结构中应用的可行性;在白噪声激励假设下,提出使用自互谱密度法来进行结构模态参数识别,并用简支梁实验对上述方法进行验证.最后将该方法运用于对某船航行中桅杆的振动响应数据进行分析和讨论.5.学位论文郭胜利模态参数识别方法与模块开发2007经过国内外学者几十年的共同努力，模态分析理论吸取了振动理论、信号分析、数据处理、概率统计以及自动控制理论中的相关理论，形成了一套具自身特色的理论体系，提出了许多模态参数识别方法，一些模态分析的软件也随之开发出来，在工程领域中得到广泛的应用。
基于统计分析技术的有限元模型修正研究
估计多项式系数
β 0
,
β i
,
β ij
,
β ii
,
本研究采用最小二乘
法;
4)检验响应面模型精度 , 符合要求则进行设计参
数修正 ,不符合则回到 1;
响应面的精度检验依照以下的公式 [6 ] :
N
∑[ yRS ( j) - y ( j) ]2
R2
=1 -
j=1 N
(3)
∑[ y ( j) - y ]2
优化问题即可 。
2 GARTEUR 有限元模型的修正
法国国家航天研究院 (ONERA )于九十年代设计 制造了 GARTEUR 飞机模型 [ 2 ] (图 1) 。该模型被欧洲 航空科技组织作为评估试验分析技术与模型修正技
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 3期
费庆国等 :基于统计分析技术的有限元模型修正研究
25
术的基准模型 。 该模型翼展 2m ,机身长 1. 5m ,主体结构为由铝
制 ,总重 44kg。机翼上表面有一层含约束的粘弹性阻 尼材料 。该模型含有真实飞机的主要振动模态特征 , 包含若干密集模态 。
图 1 GARTEUR飞机模型
采用 结构 动 力 学 工 具 箱 SD T[ 13 ] ( Structural D y2 nam ics Toolbox)建立有限元模型 。有限元模型含 74 个梁单元 , 5个集中质量单元 ,共 420个自由度 。机翼 与机身连接 、垂尾与平尾连接采用弹簧单元 ,垂尾与 机身连接采用刚性单元 。
2 4
振动与冲击
试验模态分析技术（六）：数学模型修正
试验模态分析技术（六）：数学模型修正
张令弥
【期刊名称】《动态分析与测试技术》
【年(卷),期】1989(000)004
【总页数】9页(P7-15)
【作者】张令弥
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TH128
【相关文献】
1.上海市人民代表大会法制委员会关于《上海市河道管理条例修正案(草案)》、《上海市出租汽车管理条例修正案(草案)》等六件地方性法规修正案(草案)审议结果的报告——2006年6月22日在上海市第十二届人民代表大会常务委员会第二十八次会议上 [J], 杨行良;;
2.频域相位修正技术及其在试验模态分析中的广泛应用 [J], 罗华耿;陈德成
3.解读刑法修正案(六)对责任事故犯罪的修正 [J], 刘雪梅
4.修正观念坚持“六大解放”加强技术教育 [J], 陈枫;林廷育
5.同化容量与数学模型第二部分数学模型六、随机模拟枯水径流过程(解集模型) [J], 夏青;廖庆宜;庄大帮;张兴国;沈晓悦;朱萱;鲁纪行;马小莹;陈飞星;胡康萍;高荣松;邓联木;叶闽
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简支梁模态分析实验
2、打开测试分析系统开关，待指示灯指示正常后， 打开电脑桌面“动态信号集成系统”数据采集软 件，进入操作界面。 3、创建一个新项目，分析类型选为频谱分析，并 设置运行参数、系统参数、通道参数等。
系统参数包括采样频率、分析频率、采样方式、 采样批次等
通道参数包括通用参数、触发参数、几何参数、 标定信息、通道子参数等 参数设置如表1所示：
简支梁模态分析实验
蒋达
一、实验目的
1.学习并掌握简支梁结构模态参数的测试 与分析方法，能够使用测试分析系统以及 相应的软件；
2.掌握环境激励下进行模态参数识别的原 理和方法。
二、实验仪器及实验框图
1.实验仪器： TST5912模态测试系统 IEPE压电加速度传感器 GCB-TST5912A动态信号测试分析系统 计算机及结构模态分析软件 简支梁桥模型 力锤等
2.实验框图：
测试系统如下图：
LMS数据采集分析系统
加速度传感器 力锤
测点1
测点5
测点8
三、实验步骤
1、测点布置，参考点的选择 简支梁长180cm，宽15cm，实验方案中，如图把梁9 等分，每段长20cm，梁上布置测点。测点布置如下：
选择了8个测点，编号分别为1-8，对应接入测 试系统的1-8通道，并选择测点3为参考点。
6、新建工程文件，选择合适的方法建立结构文 件，建立好结构文件后，建立数据文件，对采 集到的数据导入，如图：
重叠显示,如图:
7）FFT变换：对于随机信号，加窗类型为汉宁窗， 平均方式为线性平均。
8、在幅频曲线上选择曲线的峰值
实验结果：
作参数识别， 即可得到简支梁模型的频率、阻尼比以及振幅、 相位等信息。
4、通道平衡，清零，开始采样。进行环境激励， 可采用多位置击打激励的方式，采样时间一般以 大于3分钟为宜，系统提供内部采样时钟计时，可 打开，实时观测采样时长，采样过程中可在任意 窗口随时查看其他的实时谱信号，该软件具有自 动保存数据功能。 5、数据的处理与分析。打开桌面的“TST模态分 析软件”，在弹出的提示窗口中选择“不测力 法”。
【仪器仪表学报】_测试仪器_期刊发文热词逐年推荐_20140725
科研热词 虚拟仪器 故障诊断 采样 诊断策略 模拟电路 支持向量机 能耗 算法 相位估计 电磁兼容 电容层析成像 状态监测 测量 测试系统 测试性设计 泄漏检测 模拟数字转换 故障树 动态测量 加速度计 先验概率 zigbee usb labview gps dsp can总线 bayes准则 黑体腔 高阶累积量hoc 高速关断 驱动模型 频率测量 频散分析 预测控制 面阵ccd 非线性系统 非牛顿流体 非对称测试 静电放电(esd) 静态测量 霍夫曼编码 雷德利克.孔方程 集合覆盖 陡脉冲 锅炉 重建 配电网 通信适配器 逆向工程 逆变电源 迭代动态规划
线聚焦pvdf探头贩 线性范围 纳米晶磁环 红外检测 紫外荧光法 紧敛遗传算法 系统设计 精度分析 粒子群优化算法 类时差法 管道输送 管道泄漏检测 管道 管流式 等距测量法 等分度测量法 立体视觉 立体匹配 空间频率 空间电荷 空间旋转曲面 稳定平台 神经网络集成 磁滞回线 磁流变液 磁参数 硬件实现 矢量补偿技术 瞬态高温 瞬态峰值检测 瞬变电磁法 相关 相位差 相位噪声 直流偏场 监测仪 监测 疵病 电能质量监控系统 电能质量扰动 电能质量 电磁干扰 电流源 电容称重传感器 电子式互感器 电声脉冲法 电压电流转换电路 电压传输比 电力暂态信号 独立分量分析 特征频率 特征提取 煤粉浓度 热释电红外传感器
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160
【国家自然科学基金】_精密工程_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
科研热词 微机电系统 数值模拟 表面粗糙度 光学设计 飞秒激光 表面改性 标定 机器视觉 有限元分析 成像光谱仪 多向加载 精密光整加工 神经网络 有限元法 图像处理 原子力显微镜 光纤激光器 光子晶体光纤 信噪比 gps 超声电机 空间相机 现场可编程门阵列 小波变换 光纤光栅 光栅 仿真 sic反射镜 非线性光学 金刚石刀具 逆问题 运动学分析 误差补偿 被动锁模 表面形貌 表面张力 衍射光栅 薄膜 缺陷 编码激励 结构光 精度 磁流变抛光 电火花加工 生物传感器 特征提取 热变形 温度补偿 温度控制 温度场 材料去除率 材料去除机理
推荐指数 12 9 9 9 8 8 8 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 3 3
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
利用先进的结构试验系统进行发动机构件的仿真疲劳试验
利用先进的结构试验系统进行发动机构件的仿真疲劳试验张忠
【期刊名称】《兵工学报》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】无
【总页数】1页(P10)
【作者】张忠
【作者单位】无
【正文语种】中文
【相关文献】
1.SLS芯级发动机段结构件进行结构试验 [J], 解晓芳
2.安捷伦科技推出每分钟可进行百万比特量级仿真的通道仿真器用于信号完整应用——新的先进设计系统仿真器可加快多千兆位/秒芯片间数据链路设计的眼图测量速度 [J], 无
3.利用压电主动构件进行自适应桁架结构的系统识别 [J], 李俊宝;刘华;张令弥
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模态试验分析技术的
最新发展与应用
张令弥教授
南京航空航天大学
振动工程研究所
..
江苏联能电子《动态测试技术交流会》江苏扬州，2008年5月24日
模态分析技术最新进展与应用
现代模态试验与分析的三类技术
试验模态分析(Experimental Modal Analysis, EMA)•激振器激励EMA技术
•力锤激励EMA技术
运行模态分析（Operational Modal Analysis, OMA) 运行响应模态(Operational Deflexion Shape，ODS）
试验模态分析(EMA)
单点激励多点测量技术(SIMO)。
多点激励多点测量技术（MIMO）
验中尤为重要
单参考点锤击技术（SRIT）
多参考点锤击技术（MRIT）
–可用MIMO模态识别技术，能够分离密集模态和重频模态
运行模态分析(OMA)•
•
进行模态分析
一种新颖模态试验方法:力锤人工随机激励
仅用输出测量的模态分析
（OMA）
模态识别的主要方法
现代模态识别三种方法
振动测试技术的三个层次
振动信号分析
振动测量
振动模态分析
N-Modal EMA
N-Modal OMA
N-Modal ODS
N-Modal
软件
加速度传感器
力传感器
N-Update
振动模态试验与分析系统
数据采集器
(YE 6267)
力锤
激振器
是么是满足要求的好模态试验分析系统？•
•
•
模态试验与分析技术的应用•机械、结构动态分析与设计
•机械、结构振动与噪声控制
•机械故障诊断
•结构健康监测
•航空航天：飞机，火箭，卫星与航天器
•旋转机械：发动机，电动机，汽轮机，
压缩机，鼓风机…
•工程机械：汽车,(整车、零部件)，工程机械
•土木工程：桥梁，建筑，水坝，高塔
•家用电器：空调，洗衣机，冰箱…….
模态试验与分析的主要应用
•
•
•
•
•
模态分析的现状和未来•现状（好消息！）：
•未来（有待努力）：
模态试验与分析的应用•
•
Details of the Frame FE Model with Joint
FE Model of Frame Structure with
Thin-Wall Component in Front
•
•
Modal Testing of Chassis Structure:
2-Shaker Excitation & MIMO Modal Analysis
振动激励与响应: 瞬态随机(Burst Random)
原点与跨点频率响应函数(FRF)
FRF曲线拟合
FRF曲线拟合:密集模态
Modal Testing of Chassis Structure: Identified Modal Frequency & Damping
FEM: 12 Modes with Y-direction Excitation
Model Validation via Assembled Structure: Impact Response Time History
of the Computer Simulation based on
Updated
&
Test Result
Comparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test Result
Comparison of Deformation from Impact: Computer Simulation& Test Result
“沿海高速”项目：不中断交通
桥梁运行模态分析在桥梁状态评估中的应用沿海高速丁堰桥沿海高速丁堰桥
南京和燕
路立交桥
O M A
Time Domain Response
实测PSD结果
识别结果：模态频率与阻尼比
识别结果：振型
丁堰桥OMA 试验11
227#墩8#墩9#墩
试验MAC 计算MAC
0.81
5.71
6.35116.7360.645.455.8596.195
0.740.134.7184.724
0.895.443.1543.333
0.982.122.1722.222
0.900.681.3611.371MAC 值频率误差(%)
有限元频率值有限元频率阶数
实验频率值实验频率阶数实验振型与有限元模型振型的匹配结果
FEM与OMA振型相关（MAC）结果
成飞项目：环境振动试验夹具动态优化设计
夹具动态优化设计一体化软件系统框图计算机
辅助
设计
与接口夹具动态分析试验与优化设计一体化软件系统运行模态分析(OMA)有限元分析(Nastran) 与接口试验/计算相关分析(COR)计算模型修正(UPD)夹具优化设计(OPT)
板梁结构模型计算振型1-6。