沖擊響應(yīng)譜理論與應(yīng)用研究.pdf

1、沖擊響應(yīng)譜是一種沖擊響應(yīng)的譜分解法。該方法在比較沖擊運(yùn)動，用于承受設(shè)備的設(shè)計，以及作為一種在實(shí)驗室模擬環(huán)境條件的手段，是具有相當(dāng)價值的。然而沖擊響應(yīng)譜的理論研究卻進(jìn)展緩慢，這在某種程度上限制了其在工程實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用。 本文從沖擊響應(yīng)譜實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，考慮工程實(shí)踐中從沖擊信號的獲得到?jīng)_擊響應(yīng)譜最終計算的全過程。通過研究提出了沖擊信號測量階段的傳感器位置優(yōu)化配置方法，找到并優(yōu)化了僅知道沖擊響應(yīng)信號情況下的沖擊輸入載荷的辨識方法

2、。同時，應(yīng)用遺傳算法對沖擊輸入信號在頻域里進(jìn)行擬合以獲得沖擊輸入信號的理論表達(dá)式，便于工程實(shí)踐分析以及后續(xù)沖擊響應(yīng)譜的理論研究。在沖擊響應(yīng)譜的計算研究中討論了有阻尼單自由度系統(tǒng)的數(shù)值計算方法，并對有阻尼多自由度系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)譜計算進(jìn)行了分析和探討。最后，通過對現(xiàn)有沖擊響應(yīng)譜匹配方法的研究和思考，引入遺傳算法對匹配波形進(jìn)行優(yōu)化搜索。 在傳感器位置優(yōu)化配置的過程中運(yùn)用了模糊算法中的隸屬度概念，以便將工程中的先驗性知識引入配置方法中，

3、從而使遺傳算法進(jìn)行搜索的初始群體范圍縮小，最終減少了搜索的時間并提高了結(jié)果的可靠性。在遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)選取中結(jié)合了控制理論中的狀態(tài)觀測概念，從而使優(yōu)化算法更加清晰明了。研究結(jié)果表明該方法簡單有效。 載荷辨識問題屬于振動工程中的逆問題，一直是工程應(yīng)用中的難點(diǎn)。在辨識方法的尋求過程中發(fā)現(xiàn)將耦合算法與精細(xì)積分方法相結(jié)合能夠有效地減少計算量，使在時域里的進(jìn)行載荷辨識變得簡單可靠。在辨識公式推導(dǎo)的過程中，分別根據(jù)動力方程兩種不同的解的

4、表達(dá)形式，在引入載荷的線性假設(shè)之后獲得兩種不同的辨識方法。研究表明這兩種方法是實(shí)用有效的時域載荷辨識方法。 對于沖擊輸入信號的擬合，根據(jù)工程實(shí)踐中經(jīng)常遇到的實(shí)測信號形式，預(yù)先假定了擬合公式的形式。由于信號在時域里變化梯度較大的原因，在反復(fù)試驗時間序列、非線性衄線最小二乘以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法之后，認(rèn)為這些方法在時域或頻域里對沖擊信號進(jìn)行擬合的效果不理想，而利用遺傳算法對信號在頻域里進(jìn)行擬合可能會產(chǎn)生較好的效果。故此，在利用改進(jìn)的混沌

5、遺傳算法對實(shí)測信號進(jìn)行擬合計算以后，認(rèn)為利用遺傳算法在搜索上的優(yōu)勢，在頻域里對信號進(jìn)行擬合會取得較為滿意的效果。 對有阻尼單自由度系統(tǒng)沖擊響應(yīng)譜的數(shù)字計算方法進(jìn)行系統(tǒng)的闡述與分析。通過對現(xiàn)有的科研與實(shí)踐中常用的幾種數(shù)值計算方法進(jìn)行比較以后，認(rèn)為改進(jìn)的數(shù)字濾波算法無論在計算效率方面還是在計算精度上都比較利于仿真計算與實(shí)踐運(yùn)用。對于有阻尼多自由度系統(tǒng)，由于多自由度系統(tǒng)的耦合特征而使沖擊響應(yīng)譜的計算變得十分復(fù)雜。在經(jīng)由單自由度系統(tǒng)的沖

6、擊響應(yīng)譜概念向多自由度系統(tǒng)上轉(zhuǎn)化的過程中，對多自由度系統(tǒng)沖擊響應(yīng)譜的計算進(jìn)行了初步分析。 將遺傳算法引入到?jīng)_擊響應(yīng)譜的匹配過程中，利用遺傳算法的搜索優(yōu)化優(yōu)勢對沖擊響應(yīng)譜進(jìn)行匹配研究。通過對衰減正弦組合方法與子波綜合方法的對比與分析，確認(rèn)子波綜合法在沖擊響應(yīng)譜的匹配上具有一些特殊的優(yōu)勢，同時，遺傳算法在沖擊響應(yīng)譜的匹配中也具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。運(yùn)用子波綜合方法，通過改進(jìn)的多目標(biāo)遺傳算法對沖擊響應(yīng)譜進(jìn)行匹配計算。計算結(jié)果表明，改進(jìn)的多目標(biāo)