机械结合部动态刚度辨识与实验研究.pdfVIP

第25卷第 5期 振 动 工 程 学 报 V01．25No．5 2012年 1O月 JournalofVibrationEngineering 0Ct．2012 机械结合部动态刚度辨识与实验研究 李 玲 ，蔡力钢。，郭铁能 ，赵永胜 ，蔡安江 (1．西安建筑科技大学机 电工程学院，陕西 西安 710055；2．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京 100124) 摘要：机械结合部动态特性参数辨识最常用的方法是频响函数法。然而 ，实测频响函数数据即使经过降噪处理，仍 受到噪声的污染，使得在数值运算时导致辨识结果出现不适定性。为解决这一问题，使得辨识结果能够真实反映结 合部特性 ，提出采用条件数方法对实验数据进行处理之后，再进行参数辨识。为使条件数足够小，采取求平均值的 办法，将条件数大于平均值的频率剔除，只保留状态值小于平均值的频率，将所保留下的频率进行 比较，找出有交 集的频率 ，并在这些频率下进行参数辨识，从而能够避免发生不适定问题。从仿真算例、实验研究结果表明，条件数 法能够解决利用频响函数法辨识结合部参数时出现 的不适定 问题 ，从而提高了辨识精度。 关键词：机械结合部；参数辨识；频响函数；条件数 中图分类号：TH113．1；TB123 文献标识码 ：A 文章编号：1004—4523(2012)05—0488—09 方程 ，方程中的质量和刚度矩阵来源于有限元模型 引 言 和测量所得 到的频响数据。Ren和Beards延伸 了 Tsai的研究[1。’u]，考虑到如果子结构 的整个频响函 为了在图纸设计阶段能够准确预测机器整机的 数为奇异，或者多个连接坐标处于 同一个子结构 中 静动态特性 ，大大提高机器产品的设计、分析和研发 时，采用一种广义频响函数耦合方法辨识结合部参 水平 ，机械结合部动态参数辨识是其 中一项关键性 数 。Liu根据Ren等的研究思路[1，提出一种更具鲁 研究。所谓机械结合部是指零件、组件、部件之间通 棒性的辨识方法，能够处理更一般的情形 。Yang等 过某种约束 (如焊接、螺栓连接、导轨连接等)相互连 利用频响函数法假设一子结构质量非常大[1，相对 接，具有定位、承载、导向等功能的结构。结合部刚度 于另一子结构不易产生变形 ，则可视与该子结构相 对于机械系统的动态性能具有非常重要的影响[1]， 关 的频响函数为零，从而对一悬臂梁 的平移刚度和 若忽略其影响，而把机器的零部件之间简化为刚性 扭 转刚度进行 了建模和参数辨识。CeIie对 Ren和 联接 ，将会对整机的动态分析精度带来误差，甚至产 Yang的辨识算法进行改进 [1，将算法拓展到高维 生定性的错误 。然而，影响结合部刚度特性的因素众 节点情况 ，该方法较为简单实用 ，已被众多的研究人 多，作用机理非常复杂，且具有强的非线性特性[2]。 员所采纳。蔡力钢等对完备和不完备频响函数法辨 许多学者虽然从宏微观机理上尝试性地定性解释一 识栓接结合部动态特性进行了研究~1S,1S]。 些因素对结合部刚度和阻尼的影响规律[3“]，但是由 但是，采用频响函数辨识结合部动态特性参数 于结合面的不相容性、非线性来源的不明确性和不