核电站沸水反应堆结构试验模态分析

论文摘要

试验模态分析是通过试验确定结构动态特性的分析技术。模态参数识别是试验模态分析的核心,同时也是结构动力学研究的主要方向。模态参数识别是结构动力特性分析、结构动态设计、结构健康监测与故障诊断等领域的一个重要环节,同时也是前提和难点所在。首先,本文研究了试验模态分析的基本理论,分析了沸水反应堆结构及其运行原理,介绍了模态试验中的测点布置、激励方法、数据采集分析系统等试验安排。对试验中获得的实测振动信号进行基本特征分析,并编制模态参数识别程序获得试验结构的模态参数估计,为了解核电站沸水反应堆结构的动态特性提供参考。其次,本文采用频域模态参数识别方法,先将实测振动信号进行数据预处理,然后根据激励信号和振动响应信号求取频响函数并获取初始参数,最后把初始参数应用于频域模态参数识别方法中确定试验结构的模态参数估计。本文在获得振动分析结果的基础上,编制振型显示程序,建立并生成简化的几何模型,利用MATLAB软件的动画功能实现振型的动画显示。最后,本文针对大型结构的模态参数识别问题,在获得实测数据的基础上,将随机减量技术、NExT法分别和时域模态参数识别方法相结合。首先运用随机减量技术对随机振动响应信号进行预处理,然后利用时域模态参数识别方法来识别结构的模态参数,以期提高参数识别的精度,验证了时域识别方法的有效性、适用性,得到了满意的结果。最后对时域参数识别方法和频域参数识别方法进行比较讨论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 世界核电现状及发展
• 1.2.1 世界核电及技术发展
• 1.2.2 我国核电发展现状及战略
• 1.3 试验模态分析技术与现状
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 试验模态分析基本方法
• 2.1 概述
• 2.2 模态分析基本理论
• 2.2.1 单自由度系统
• 2.2.2 单自由度振动系统的传递函数和频响函数分析
• 2.2.3 多自由度系统的传递函数和频响函数分析
• 2.2.4 比例粘性阻尼系统
• 2.2.5 非粘性比例阻尼系统
• 2.3 模态分析的试验方法
• 2.3.1 激励系统
• 2.3.2 测量系统
• 2.3.3 数据采集、处理系统
• 2.3.4 信号分析
• 2.4 模态参数识别技术概述
• 2.5 本章小结
• 第3章 核电站反应堆模态测试
• 3.1 核电站反应堆简介
• 3.1.1 核电站系统
• 3.1.2 反应堆
• 3.2 试验描述
• 3.2.1 测点布置
• 3.2.2 试验安排与测试系统
• 3.2.3 激振方法
• 3.3 测试信号基本特征分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 反应堆结构模态参数的频域识别
• 4.1 模态参数识别的频域方法概述
• 4.2 导纳圆拟合法
• 4.2.1 方法简介
• 4.2.2 导纳圆法模态参数识别
• 4.3 最小二乘迭代法与加权最小二乘迭代法
• 4.3.1 最小二乘迭代法（LS）
• 4.3.2 加权最小二乘迭代法
• 4.3.3 LS法模态参数识别
• 4.4 有理分式多项式法（Levy法）
• 4.4.1 方法简介
• 4.4.2 Levy法模态参数识别
• 4.5 信号消噪及频响函数获取
• 4.6 振动分析结果可视化及动画模拟系统
• 4.6.1 结构几何模型建立
• 4.6.2 几何模型生成的程序实现
• 4.6.3 振型动画实现
• 4.6.4 振型动画模拟系统
• 4.7 本章小结
• 第5章 反应堆结构模态参数的时域识别
• 5.1 时域模态参数识别方法概述
• 5.2 随机减量技术和NExT法
• 5.2.1 方法概述
• 5.2.2 程序实现
• 5.2.3 实测数据的随机减量结果
• 5.3 ITD方法和STD方法
• 5.3.1 方法概述
• 5.3.2 实际应用
• 5.4 ARMA模型时间序列分析法
• 5.4.1 方法概述
• 5.4.2 实际应用
• 5.5 时域模态参数识别方法比较
• 5.5.1 时域方法比较
• 5.5.2 模态阶数
• 5.5.3 测点比较
• 5.6 时域识别方法与频域识别方法比较
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 附录