基于飞行测试模态的物理模型的建立及动载荷位置识别

论文摘要

飞行振动测试试验所测量的数据是飞行环境激励下的振动响应。这些测试数据能得到飞行状态下得测试不完备模态参数。需要利用振动响应对飞机进行故障检测，无法建立相关的动力学分析模型。因此，依据飞机飞行环境激励下测试数据和测点位置信息，研究基于这些信息建立等效的分析评估模型具有工程意义。本文基于飞行测试数据和测量点位置信息，通过环境激励下识别出的模态参数，构建了一种结构动力学模型的试验建模方法。通过建立简化的物理模型，以试验模态为修改目标，用结构动力学优化方法修改设计变量参数，研究建立了一个低阶次的等效分析评估物理模型。并利用有限元模型评估方法中的一致性模糊数学评估方法对所建立的模型进行评估，达到了评估中所要求的标准，证明了该模型建立设计方法是可行的。最后，利用该分析模型及结构系统的实测振动响应，根据动载荷频域位置识别方法识别振源位置，，并通过数值算例验证了方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 结构动力学建模设计发展状况
• 1.3 载荷位置识别发展状况
• 1.4 本文的主要内容与章节安排
• 第二章 动力学建模及优化设计
• 2.1 试验建模
• 2.2 有限元建模
• 2.2.1 有限元法
• 2.2.2 建模准则
• 2.3 结构动力学优化的数学模型
• 2.4 有限元模型和试验模型的相关性
• 2.5 模型缩聚
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于试验模态参数及结构动力学优化设计的有限元建模
• 3.1 优化设计数学模型的建立
• 3.1.1 设计变量的选取
• 3.1.2 目标函数的确定
• 3.1.3 约束条件的确定
• 3.2 动力学优化设计的灵敏度计算
• 3.2.1 特征频率灵敏度
• 3.2.2 特征向量灵敏度
• 3.3 优化算法
• 3.3.1 渐进结构优化法
• 3.3.2 序列线性规划法
• 3.3.3 序列二次规划法
• 3.3.4 序列无约束极小化方法（SUMT）[5]
• 3.4 基于优化设计的有限元建模
• 3.4.1 优化数学模型的建立
• 3.4.2 约束条件的处理
• 3.4.3 优化算法
• 3.5 优化问题的局部解和全局解
• 3.6 本章小结
• 第四章 GARTEUR 飞机模型实例以及某大飞机飞行环境测试模态下低阶等效模型的建立
• 4.1 模态试验技术
• 4.2 GARTEUR 飞机模型实例
• 4.2.1 试验过程
• 4.2.2 基于试验模态参数有限元模型的建立
• 4.2.3 有限元模型的评价[73]
• 4.3 某大飞机飞行环境测试模态下低阶等效模型的建立
• 4.3.1 环境激励下的模态参数识别
• 4.3.2 飞机模型的建立
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于等效模型及振动测试响应的载荷位置识别
• 5.1 动态载荷识别频域法
• 5.1.1 频响函数矩阵矩阵求逆法
• 5.1.2 模态坐标变换法
• 5.2 载荷识别的模态截断[75,76,77,78]
• 5.2.1 模态截断误差
• 5.2.2 模态截断的选取准则
• 5.2.3 基于频响灵敏度分析的取点准则
• [79]'>5.3 多点激励动载荷位置频域识别的最小判别系数法^[79]
• 5.4 基于等效模型及振动测试响应的发动机位置识别
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 后续工作和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文