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基于Lamb波的复合材料结构损伤成像研究 被引量:17
1
作者 严刚 周丽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期583-589,共7页
本文基于Lamb波和时频分析方法,提出了一种损伤成像方法,对复合材料结构进行在线的连续监测。首先通过高阶板理论建立了Lamb波在各向异性复合材料层板中随传播角度变化的频散关系,得到Lamb波的理论速度分布,为损伤成像提供基准信息;然... 本文基于Lamb波和时频分析方法,提出了一种损伤成像方法,对复合材料结构进行在线的连续监测。首先通过高阶板理论建立了Lamb波在各向异性复合材料层板中随传播角度变化的频散关系,得到Lamb波的理论速度分布,为损伤成像提供基准信息;然后采用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析,提取特征信息,得到散射波的能量分布;在此基础上通过考虑各向异性对Lamb波传播速度的影响,将散射波的能量分布与各个像素点的对比度关联起来,得到损伤的图像,将损伤的情况可视化。同时建立了原型结构健康监测系统,实验研究表明了本文所提出方法的可应用性和有效性。 展开更多
关键词 结构健康监测 损伤成像 LAMB波 高阶板理论 时频分析
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复合材料层板冲击损伤特性及冲击后压缩强度研究 被引量:17
2
作者 林智育 许希武 朱伟垚 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期73-80,共8页
对两种材料体系(T300/QY8911和T300/5405)/铺层的复合材料层板进行三种支持条件(冲击点无支持、梁凸缘或长桁凸缘支持和肋凸缘支持)、六种冲击能量等级的冲击损伤特性及冲击后压缩强度试验研究。讨论了冲击能量、支持条件等与冲击损伤... 对两种材料体系(T300/QY8911和T300/5405)/铺层的复合材料层板进行三种支持条件(冲击点无支持、梁凸缘或长桁凸缘支持和肋凸缘支持)、六种冲击能量等级的冲击损伤特性及冲击后压缩强度试验研究。讨论了冲击能量、支持条件等与冲击损伤特性和剩余压缩强度的关系,研究结果表明,冲击表面凹坑深度和冲击损伤面积可用于表征复合材料冲击损伤,而基体裂纹长度不可以用于表征冲击损伤。且随着冲击点背面支持刚度的增加,冲击所造成的损伤随之减小。随着冲击能量的增加,冲击后压缩强度随之减小。在相同的冲击能量作用下,随着冲击点背面支持刚度的增加,冲击后压缩强度也随之增加。 展开更多
关键词 复合材料层板 冲击损伤 冲击损伤特性 剩余压缩强度
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面向缩聚模型的结构损伤识别研究 被引量:4
3
作者 李蕊 周丽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期101-107,共7页
为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法... 为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法对结构参数进行了识别和追踪,从而实现了结构损伤的识别.对某一大型平面桁架结构进行了仿真,期间考虑了白噪声和地震波的影响;对某一悬臂梁结构进行了实验,以研究白噪声、正弦、拟El-Centro 3种激励下的6种情况.结果表明:所提方法只需使用少量的传感器便可精确地识别出结构中损伤的发生时刻和损伤的程度及位置,仿真结果的最大误差小于3%,实验结果的最大误差小于5%. 展开更多
关键词 结构健康监测 模型缩聚 损伤识别
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应用遗传算法和散射Lamb波的板结构损伤识别 被引量:13
4
作者 严刚 周丽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期291-296,共6页
提出了一种基于遗传算法和散射Lamb波的损伤识别方法,能同时识别板结构中损伤的位置和程度。该方法将结构损伤识别转换为优化问题,结合Lamb波的散射模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述损... 提出了一种基于遗传算法和散射Lamb波的损伤识别方法,能同时识别板结构中损伤的位置和程度。该方法将结构损伤识别转换为优化问题,结合Lamb波的散射模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述损伤位置和程度的参数。为了提高运算效率,采用微种群遗传算法来加速收敛性。数值仿真结果表明了所提出方法的有效性和可应用性。 展开更多
关键词 结构健康监测 损伤识别 微种群遗传算法 散射Lamb波 板结构
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含多椭圆孔(核)复合材料加筋层板的应力集中研究 被引量:4
5
作者 林智育 许希武 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期379-384,391,共7页
基于各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元,采用该杂交应力有限元来描述层板的椭圆核区域,采用杆单元来描述加强筋(杆单元的刚度取为层板沿筋条方... 基于各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用杂交变分原理建立了一种与常规有限元相协调的含任意椭圆核各向异性板杂交应力有限元,采用该杂交应力有限元来描述层板的椭圆核区域,采用杆单元来描述加强筋(杆单元的刚度取为层板沿筋条方向的刚度),其余区域采用常规8节点等参单元进行模拟,建立起分析含多椭圆核复合材料加筋壁板问题的力学分析方法,详细讨论了椭圆核大小、位置、筋条尺寸、相对位置、铺层比例等诸参数的影响规律,得到了一些有益的结论。 展开更多
关键词 杂交应力有限元 复合材料 加筋层板 多椭圆核 应力集中
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任意多椭圆孔多裂纹无限大各向异性板应力强度因子求解的一种新方法 被引量:4
6
作者 郭树祥 许希武 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期7-12,共6页
采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用保角变换技术,以F aber级数为工具,导出含任意多椭圆孔和裂纹群无限大各向异性板在远场载荷作用下其应力场和位移场的级数解,并在此基础上利用断裂力学方法确定裂纹尖端的应力强度因子,通... 采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法,应用保角变换技术,以F aber级数为工具,导出含任意多椭圆孔和裂纹群无限大各向异性板在远场载荷作用下其应力场和位移场的级数解,并在此基础上利用断裂力学方法确定裂纹尖端的应力强度因子,通过算例讨论了材料参数及裂纹、孔的尺寸等对应力强度因子的影响规律,得出了一些有益的结论。数值结果表明本文方法具有计算精度高、收敛速度快、方便快捷等优点,有利于全面系统地研究各参数对结构断裂性能的影响。 展开更多
关键词 裂纹群 应力强度因子 保角变换 复势方法 Faber多项武
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连续介质理论在研究碳纳米管力学性能中的应用进展 被引量:8
7
作者 张晓宇 黄再兴 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期324-330,共7页
综述连续介质理论在微尺度力学,尤其是在碳纳米管力学性质研究中的应用及进展。介绍近期发展的用于模拟碳纳米管力学行为的各种连续介质模型的理论框架与典型算例。重点阐明各连续介质模型实现宏微观关联的基本思想,详述碳纳米管的桁架... 综述连续介质理论在微尺度力学,尤其是在碳纳米管力学性质研究中的应用及进展。介绍近期发展的用于模拟碳纳米管力学行为的各种连续介质模型的理论框架与典型算例。重点阐明各连续介质模型实现宏微观关联的基本思想,详述碳纳米管的桁架模型、Yakobson和Ru等人的壳模型(shellmodel)、Arroyo和Belytschko的薄膜模型(membranemodel)以及Tadmor、Ortiz和Phillips的准连续介质理论;归纳、总结这些理论模型的基本假设、主要结论及其局限性;分析指出它们所涉及的理论推导与数值算法中的一些关键因素;简要介绍这些理论在微尺度力学中的应用。最后,预测连续介质理论应用于微尺度现象分析的发展趋势,指出今后的研究方向。 展开更多
关键词 碳纳米管 力学性能 准连续介质理论 壳模型 薄膜模型 Born法则
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缝合复合材料层板抗拉强度的预测 被引量:5
8
作者 李晨 许希武 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第9期10-12,16,共4页
提出了缝合复合材料层板抗拉强度微观分析方法,建立了针脚处纤维局部弯曲的几何模型,将有限元法、桥联模型和最大应力判据相结合,根据主承力层的失效得到层板的抗拉强度,预测的结果与试验值吻合较好。
关键词 缝合复合材料层板 抗拉强度 有限元模型
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飞机壁板结构击穿的数值模拟 被引量:4
9
作者 黄晶 许希武 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期17-22,共6页
为了分析飞机壁板结构受到常规弹道速度(500~1000m/s)下地面火炮攻击时的动态响应和形成的损伤,应用大型动态非线性有限元分析软件MSC.Dytran建立刚性弹体高速垂直撞击侵彻方形薄靶板的三维模型,采用Johnson-Cook应变率相关材料本构模... 为了分析飞机壁板结构受到常规弹道速度(500~1000m/s)下地面火炮攻击时的动态响应和形成的损伤,应用大型动态非线性有限元分析软件MSC.Dytran建立刚性弹体高速垂直撞击侵彻方形薄靶板的三维模型,采用Johnson-Cook应变率相关材料本构模型,模拟在不同的射弹碰撞速度下薄靶板的侵彻击穿过程,讨论了带加强筋薄靶板和具有初始应力的薄靶板的破坏、损伤情况。模拟结果表明,加强筋可以在一定程度上抑制靶板结构的破坏和损伤,处于承载状态下的薄板被射弹击穿后会造成更大的破坏,使承载能力迅速下降。 展开更多
关键词 飞机壁板 动态非线性有限元 穿孔 加强筋 初始应力
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缝合复合材料层板的面内拉伸强度预报 被引量:2
10
作者 李晨 许希武 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期814-817,821,共5页
建立了缝合复合材料层板的面内拉伸强度模型,该模型考虑了缝合线对缝合层板拉伸强度的影响,将缝合线等效为椭圆形夹杂,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元建立了该模型的细节应力分析方法,通过引入特征长度的概念,采用点应力准则和最大应... 建立了缝合复合材料层板的面内拉伸强度模型,该模型考虑了缝合线对缝合层板拉伸强度的影响,将缝合线等效为椭圆形夹杂,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元建立了该模型的细节应力分析方法,通过引入特征长度的概念,采用点应力准则和最大应力判据实现了缝合层板的拉伸强度预报。试验数据和预报结果吻合较好,证明了该模型的有效性。同时系统讨论缝合参数对拉伸强度的影响规律,得到了一些重要结论。 展开更多
关键词 缝合层板 面内拉伸强度 椭圆夹杂 缝合参数
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基于频率-波数域偏移方法的板结构损伤实时识别 被引量:1
11
作者 严刚 周丽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期620-625,共6页
借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波... 借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波信号对损伤进行成像识别。数值仿真研究表明本文提出方法不仅能够识别多部位损伤的位置,还具有识别损伤程度的潜力,其快速计算的优点满足在线结构健康监测系统对实时性的要求。 展开更多
关键词 结构健康监测 频率-波数域偏移 板结构 多部位损伤 实时识别
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三维四步编织复合材料刚度和强度的数值模拟
12
作者 韩小进 孙慧玉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期400-404,共5页
为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强... 为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强度校核,从而得到材料发生破坏时失效单元的体积百分比。根据失效单元的分布情况分析材料的破坏机理,进而预报材料的拉伸强度。模拟计算结果与实验值吻合较好。 展开更多
关键词 三维编织复合材料 有限元 刚度 强度
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基于GA-BP神经网络的结构损伤位置识别 被引量:8
13
作者 马祥森 史治宇 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期453-456,共4页
针对传统BP神经网络训练中存在的一些问题,提出了一种基于遗传算法(GA)-BP神经网络混合技术识别结构损伤位置的方法。该方法利用基因实数编码的遗传算法优化BP网络的结构及初始参数,从而大大提高了神经网络的训练精度。运用GA-BP网络与... 针对传统BP神经网络训练中存在的一些问题,提出了一种基于遗传算法(GA)-BP神经网络混合技术识别结构损伤位置的方法。该方法利用基因实数编码的遗传算法优化BP网络的结构及初始参数,从而大大提高了神经网络的训练精度。运用GA-BP网络与传统BP网络技术分别对两个算例进行了结构损伤定位的识别仿真,结果表明遗传BP稳定性好,精度高,对噪声有很好的鲁棒性,便于工程应用。 展开更多
关键词 BP神经网络 识别 BP网络 鲁棒性 遗传算法(GA) 初始参数 实数编码 结构损伤 工程应用 算例
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纳米金刚石中(Ⅰ/Ⅱ)复合裂纹的分子动力学研究 被引量:2
14
作者 张斌 董荣娟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期672-676,共5页
利用基于第二代Brenner作用势的分子动力学方法,模拟单晶纳米金刚石在边界层圆盘模型近似(Ⅰ/Ⅱ)复合载荷作用下裂纹尖端微观结构演化,计算等效应力强度因子Keff。发现含(010)[100]裂纹和含(110)[110]裂纹的金刚石起裂时,裂纹端部具有... 利用基于第二代Brenner作用势的分子动力学方法,模拟单晶纳米金刚石在边界层圆盘模型近似(Ⅰ/Ⅱ)复合载荷作用下裂纹尖端微观结构演化,计算等效应力强度因子Keff。发现含(010)[100]裂纹和含(110)[110]裂纹的金刚石起裂时,裂纹端部具有不同的断裂模式,临界等效应力强度因子Kceff变化也不同;(010)[100]裂纹在加载复合角θ变化过程中Kceff很接近;而(110)[110]裂纹在θ>60°后,Kceff大幅增加,表明金刚石起裂的异向性质。 展开更多
关键词 单晶纳米金刚石 复合裂纹 边界层圆盘模型 分子动力学模拟
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三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析 被引量:31
15
作者 徐焜 许希武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期398-407,共10页
基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维柬截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型.该模型考虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤... 基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维柬截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型.该模型考虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤失效准则定义了纤维束的典型损伤类型,并根据纤维束和纯基体相应损伤类型所造成的材料性能退化,模拟了不同编织角试件各类损伤产生、扩展及材料最终破坏的整个过程.模型数值结果与实验数据吻合较好,证明了该模型的合理有效性.探讨了组分材料剪切非线性、损伤对材料宏观非线性本构行为的影响,结果表明:随着编织角增大,纤维束剪切非线性效应和累积损伤对材料非线性力学行为的影响明显增强. 展开更多
关键词 三维编织 复合材料 三维有限元 材料非线性 逐渐累积损伤 拉伸强度
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基于磁致伸缩效应的超声应力波传感器设计与优化 被引量:11
16
作者 杨雅洁 周丽 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2474-2480,共7页
应用超声应力波对结构损伤进行快速准确地检测是结构健康监测领域的一种新兴技术。近年来,一种利用铁磁性材料的磁致伸缩特性激励和接收超声应力波的磁致伸缩传感器,凭借其结构简单、价格低廉、非接触性等优点,受到了广泛关注。本文基... 应用超声应力波对结构损伤进行快速准确地检测是结构健康监测领域的一种新兴技术。近年来,一种利用铁磁性材料的磁致伸缩特性激励和接收超声应力波的磁致伸缩传感器,凭借其结构简单、价格低廉、非接触性等优点,受到了广泛关注。本文基于铁磁性材料的磁致伸缩特性,提出一种用于非铁磁性板结构损伤检测的SH0型磁致伸缩传感器,理论和实验研究表明了该传感器设计的可行性及实用性。在此基础上,运用ANSYS软件优化磁致伸缩传感器设计,从而提高传感器功效,并通过实验验证优化结果。 展开更多
关键词 磁致伸缩 传感器 超声应力波 结构健康监测 优化设计
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三维五向编织复合材料宏细观力学性能分析 被引量:13
17
作者 徐焜 许希武 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期1053-1058,共6页
基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分... 基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分析的力学模型能有效预测含周期性结构材料的细观力学响应。由于该模型能给出较为合理的细观应力应变场,为进一步开展三维五向编织复合材料的失效分析奠定了基础。 展开更多
关键词 三维五向 编织复合材料 有限元法 周期性边界条件 力学性能
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含脱粘损伤的复合材料加筋板压缩破坏渐进损伤数值分析 被引量:9
18
作者 孙立 许希武 徐焜 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期740-744,共5页
本文提出了基于连续损伤力学的复合材料层合加筋壁板渐进损伤分析模型。该模型采用界面单元模拟筋条和壁板之间的连接界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads准则和Hashin准则作为失效判据,基于内嵌连续损伤状态变量的材料刚度退化方... 本文提出了基于连续损伤力学的复合材料层合加筋壁板渐进损伤分析模型。该模型采用界面单元模拟筋条和壁板之间的连接界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads准则和Hashin准则作为失效判据,基于内嵌连续损伤状态变量的材料刚度退化方案,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的破坏过程,分析了结构相应失效模式的细观失效机理。数值分析结果与实验数据吻合较好,证明该方法的合理性和有效性,并详细探讨了界面单元关键参数和层板铺设角度对加筋壁板结构力学响应的影响规律,得到了一些富有价值的结论。 展开更多
关键词 复合材料 加筋板 脱粘 渐进损伤 压缩强度
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三维机织圆管复合材料拉伸载荷下损伤过程的有限元模拟 被引量:7
19
作者 王新峰 刘佳 周光明 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期113-117,共5页
在已有三维机织圆管复合材料几何模型的基础上采用三维实体有限元方法,建立细观单胞模型模拟三维机织圆管复合材料在轴向拉伸情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。采用改进的树脂传递模塑(Resin transfer moldling,RTM)工艺... 在已有三维机织圆管复合材料几何模型的基础上采用三维实体有限元方法,建立细观单胞模型模拟三维机织圆管复合材料在轴向拉伸情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。采用改进的树脂传递模塑(Resin transfer moldling,RTM)工艺制作了拉伸试件并进行了相应的试验。计算结果和试验结果吻合良好,均是纬向纱线横向首先产生破坏,并且应力-应变曲线都表现出显著的非线性特征,证明了研究方法的正确性。 展开更多
关键词 三维机织复合材料 圆管结构 损伤演变 力学模型
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基于自由响应数据的时变系统物理参数识别 被引量:10
20
作者 李会娜 史治宇 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期348-352,共5页
提出了一种基于自由响应信号识别时变系统物理参数的子空间方法。该方法以任意组合的位移、速度、加速度响应信号为测量信息,通过对仅利用一组响应信号组成的H anke l矩阵做奇异值分解,识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通... 提出了一种基于自由响应信号识别时变系统物理参数的子空间方法。该方法以任意组合的位移、速度、加速度响应信号为测量信息,通过对仅利用一组响应信号组成的H anke l矩阵做奇异值分解,识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的刚度、阻尼矩阵。以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同信噪比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 参数识别 时变系统 状态空间 物理参数 子空间方法
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