悬臂梁冲击动载荷识别的试验研究(2)
5 识别方法的软件仿真和实验…13
5.1 软件概述13
5.2 软件仿真与实验…14
5.3 实验数据重建18
5.4 实验结果及结果分析…20
5.5 小结22
6 总结…23
6.1 论文主要工作23
6.2 感悟 23
致谢24
参考文献25
1 引言
日常生活和工程实际中普遍存在着振动现象，比如汽车振动、机器振动、直升机振动、甚至地震等。振动对于我们来说有两面性，一方面如汽车、飞机、地震等会给我们带来不便；另一方面，人们又可利用振动服务于日常生活于工程运用，如振动沉桩、振动筛等。
现在，人们可以很好的测量和计算出振动所产生的各种响应，并应用于工程实际中。知道了系统结构特性、外界激励求取结构产生的响应，属于振动问题中的正问题。在该问题的研究发展中，引入了频响函数，创造了模态分析这一经典理论，这一理论极大促进了振动问题的研究。当正问题的研究风生水起时，反问题的研究也逐步受到人们的重视。反问题的研究包含两类，分别是识别系统参数和载荷识别。
本文研究的是载荷识别问题。载荷识别在目前的工程实际中已经有了广泛应用，它可以为修改结构动力与灵敏度提供基础，可以为结构设计、强度校核等提供依据，载荷分析的重要性越来越凸显出来。学者们提出了各种不同的方法，这些方法有的互补，有的是相互提高，但是需要指出的是没有一种方法能完美地重建原载荷，这是理论与实际的差异。载荷识别的主要方法与本文使用的方法会在后文中做详细介绍。
本文运用的软件为ANSYS有限元软件与MATLAB软件，这两种软件在处理力学与振动问题时是非常强大的工具。ANSYS软件可以构建悬臂梁的模型并得到模型系统的各种参数，最重要的是，可以的到加载后的各种响应。MATLAB可以运用数据重建力，尤其是可以快速处理矩阵运算。
2 绪论
2.1 课题研究背景与意义
在现实情形下，获得载荷值的方法一般有直接测量和负载反识别这两种。直接测量法的结果会很直观，处理简便，但是当有技术和复杂外部环境方面的限制时，很难直接测量出外载荷的值，即便测出也带有很大误差，有时候又会因为力作用点的不确定性让载荷的直接测量变得更加艰难。所以对于实际工程来讲，载荷识别技术具有很大的重要性。具体来讲，动载识别是结构设计、振动控制、结构检测和故障分析等问题的重要依据和前提。如果不能确切知道载荷值或载荷变化规律，会对这些问题的处理产生极大的阻碍，问题研究也会带有很大的盲目性。所以，准确获取外部载荷给这些问题提供了较准确的外部环境和处理问题的前提，很有实际意义。
例如在航天宇航领域，振动就很广泛存在着。当卫星受到喷气、紊流噪声的影响时会产生明显的振动作用，这些振动会影响到仪器的可靠性和稳定性，如果可以确定载荷强度和变化规律，再对其进行响应分析，根据分析结果就可以对卫星设计进行优化。这样就极大降低了研发成本和周期，并能很好确保结构设备的性能。又如在一些重大工程中，安全问题是十分重要的一环，桥梁折断、结构坍塌、建筑平台断裂等这些安全问题会带来严重后果，所以，十分有必要对工程设施和结构进行健康检查和问题修复。而在这个过程中，动载的识别确定就是它重要的技术支持。了解结构所受的载荷可以为结构设计、文护提供力学支持。
实际激励的难测量和载荷识别的优越性使得学者们认识到载荷识别的重要，也意识到它在实际工程中的重要意义与应用前景。所以今天学者研究载荷识别也更深入，载荷识别成为一种重要工程技术。如今载荷识别的主要思路是先测量出结构的主要响应，包括位移、速度、加速度，再运用振动理论和数值运算处理等方面的知识构建识别公式。通过实验和软件进行验证。所以，载荷识别的核心关键是载荷识别理论的建立与验证。