具有刚度非线性的结构系统阻尼参数测试.pdfVIP

振　动　与　冲　击 第３４卷第９期 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．９ ２０１５　  具有刚度非线性的结构系统阻尼参数测试 李　晖 ，孙　伟 ，刘　营 ，韩清凯１ １ １ ２ （１．东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳　１１０８１９；２．大连理工大学 机械工程学院，大连　１１６０２４） 　　摘　要：机械结构系统中存在大量的结构，其固有频率会随着激振力幅的不同而改变，称之为刚度非线性结构，例 如螺栓法兰联接结构、涂层复合结构等。由于存在刚度非线性，经典的半功率带宽法无法准确辨识这些结构的阻尼参数。 本文在修正经典半功率带宽法的基础上，提出了一种适用于弱刚度及强刚度非线性系统的阻尼辨识方法，称为频域带宽 法。首先，基于刚度非线性结构系统的运动方程，分别推导了弱刚度非线性及强刚度非线性系统的阻尼辨识公式。进一 步，提出了基于频域带宽法测试具有刚度非线性结构系统的阻尼参数的方法及流程，并讨论了扫频方向、扫频速度对测试 结果的影响。最后，以具有软式非线性特征的硬涂层薄板为对象进行实例研究，获得了该薄板不同激励幅度下的阻尼参 数。本文的研究可为精确建立类似结构的动力学响应分析模型提供参考。 关键词：刚度非线性；结构系统；阻尼测试；测试流程；频域带宽法 中图分类号：ＴＢ５３　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１５．０９．０２４ Ｄａｍｐｉｎｇ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ＬＩＨｕｉ ，ＳＵＮ Ｗｅｉ ，ＬＩＵＹｉｎｇ ，ＨＡＮ Ｑｉｎｇｋａｉ１ １ １ ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０８１９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２４，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｗｈｏｓｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｗｉｌｌ ｖａｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｃｉｔｉｎｇ ｌｅｖｅｌｓ ａｎｄ ｔｈｅｙ ｃａｎ ｂｅ ｎａｍｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｂｏｌｔｅｄ ｊｏｉｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｐｌａｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｅｔｃ．Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｄａｍｐｉｎｇ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｂｅ ｓｔｉｌｌ ｓｕｉｔａｂｌｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｈａｌｆｐｏｗｅｒ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｍｅｔｈｏｄ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｔｈｅ ｄａｍｐｉｎｇ ｏｆｗｅａｋ ｏｒ ｓｔｒｏｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｔｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｓ ｆｏｒ ｄａｍｐｉｎｇ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｆｏｒｔｈｅｗｅａｋ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔ