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材料及结构件阻尼特性的测量及应用研究

作　者: 吴启昌
导　师: 李伟刚
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 阻尼识别 LabVIEW 对数衰减法 Hilbert包络法 半功率带宽法 圆拟合法
分类号: O329
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来随着振动和噪声问题越来越突出,阻尼材料成为材料科学研究的热点,材料阻尼性能的测试则是其中的关键问题,它对建立精确的结构动力学模型、结构动态稳定性分析和新型材料研发都具有十分重要的意义。本文的目的就是开发一套高精度的阻尼特性测试软件。本文从众多阻尼识别方法中,选择对数衰减法、Hilbert包络法、半功率带宽法和圆拟合法作为软件系统阻尼识别方法,其中圆拟合法可以通过选择合适的频率点达到阻尼识别的最佳结果,解决了在阻尼识别过程中不能人工智能干预的问题,充分考虑了测试人员经验的作用。随着计算机和软件技术的发展,虚拟仪器正在逐渐成为测试领域的发展方向,本文就以LabVIEW8.6软件为开发平台,开发阻尼特性测试软件。该软件主要包括参数设置、数据采集、数据处理、阻尼识别和结果存储等模块。采用线性调频Z变换频谱校正进行局部频率细化提高频域法阻尼识别精度。采用带通滤波方法,将多自由度系统分解成为以各阶模态频率为固有频率的一系列等效单自由度系统,继而应用对数衰减法和Hilbert包络法识别阻尼。本文通过仿真计算和实验实测来验证软件可靠性。基于相同的仿真数据对四种阻尼识别方法进行仿真计算,评价阻尼识别精度;实测同种材料不同形状结构的样件,将模态频率识别结果与ANSYS分析结果比较,验证模态频率识别精度;实测不同材料的样件,给出应用本软件评价不同材料阻尼性能的方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 课题研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状综述  9-13
    1.2.1 阻尼及阻尼材料的研究现状  9-10
    1.2.2 阻尼识别方法研究现状  10-11
    1.2.3 阻尼测试原理与方法研究现状  11-12
    1.2.4 阻尼测试设备应用现状  12-13
  1.3 本课题研究的内容  13-14
第2章 系统软件总体设计  14-21
  2.1 软件开发环境  14-16
    2.1.1 LabVIEW 简介  14
    2.1.2 LabVIEW 编程环境  14-15
    2.1.3 LabVIEW 的特点和优点  15-16
  2.2 阻尼识别概述  16-19
    2.2.1 材料阻尼度量  16-18
    2.2.2 阻尼识别方法选择  18-19
  2.3 软件结构设计  19-20
    2.3.1 软件系统原理  19
    2.3.2 软件系统模块划分  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 数据采集与处理模块设计  21-36
  3.1 数据采集理论  21-23
    3.1.1 数据采集过程  21
    3.1.2 采样定理  21-22
    3.1.3 数据采集性能指标  22-23
  3.2 数据处理理论  23-28
    3.2.1 滤波  23-24
    3.2.2 泄漏和窗函数  24
    3.2.3 FFT 变换  24-25
    3.2.4 平均技术  25
    3.2.5 频响函数与相干函数  25-27
    3.2.6 频率细化  27-28
  3.3 数据采集与处理软件设计  28-35
    3.3.1 参数设置软件实现  28-30
    3.3.2 数据采集卡驱动编程  30-31
    3.3.3 数据采集与处理软件实现  31-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章 阻尼识别模块设计  36-53
  4.1 阻尼时域识别方法  36-40
    4.1.1 时域识别理论  36-38
    4.1.2 时域识别软件实现  38-40
  4.2 阻尼频域识别方法  40-48
    4.2.1 频域识别理论  40-45
    4.2.2 频域识别软件实现  45-48
  4.3 存储模块软件实现  48
  4.4 仿真算例  48-51
  4.5 本章小结  51-53
第5章 实验及结果分析  53-61
  5.1 实验系统组成  53-54
  5.2 实验样件  54-55
  5.3 实验方案  55
  5.4 数据测量及结果分析  55-60
    5.4.1 同种材料测试  55-57
    5.4.2 不同材料测试  57-60
  5.5 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 振动理论 > 振动测量技术
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