CN105387981B - 试件振动试验坐标转换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种试件振动试验坐标转换方法，包括(1)在试件上确定m个振动测量点坐标，作为控制点；(2)将m个控制点分成p组(3)对每个控制点分配加权系数；(4)建立矩阵Qp×m，(5)建立矩阵Ym×p，(6)由矩阵Qp×m与矩阵Ym×p相乘得到对角矩阵Y﹡ p×p；(7)将矩阵Y﹡ p×p的对角值作为虚拟点，所述振动台根据所述虚拟点对试件进行控制。本发明使试件振动响应分布更加均匀，极大的改进了振动试验的控制效果。

Description

试件振动试验坐标转换方法
技术领域
本发明涉及试样振动测试技术领域，具体地，涉及一种试件振动试验坐标转换方法。
背景技术
目前，在多轴多激励振动试验***中，控制算法的控制效果与控制矩阵的维数有直接关系，诸多有限元仿真计算结果及试验也直接证明了当控制点的数量与激励点的数量相同，即控制矩阵为方阵时，控制效果最佳。而在特定的振动环境中，振动台数量有限，为保证能够更加真实的模拟试件振动环境，要求试件的控制点数也越来越多，常规的方阵控制已无法满足试验需求。因此，在这种情况下，需要改进现有的试验控制方法，新的控制方法能对多个控制点进行有效控制，使其振动响应谱形尽量靠近给定控制谱形，
控制算法的控制效果与控制矩阵的维数有直接关系，方阵控制与长方阵控制的有限元仿真计算结果也直接证明了当控制点的数量与激励点的数量相同，即控制矩阵为方阵时，控制效果最佳。当控制点的数量超过激励点数量时，***的一部分控制点无法得到有效控制，试验难以得到理想的试验结果。在这种情况下，振动试验安全性无法得到保障。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种试件振动试验坐标转换方法。
根据本发明的一个方面，提供一种试件振动试验坐标转换方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)在试件上确定m个振动测量点坐标，作为控制点；
(2)将m个控制点分成p组，p为振动试验的振动台数量，每组的控制点个数分别为m1,m2…mp；
(3)对每个控制点分配加权系数；
(4)建立矩阵Qp×m，第一行为第一组控制点加权系数，前m1列为加权系数，其余为零；第二行为第二组控制点加权系数，第m1+1列至m1+m2列为对应加权系数，区域为零；依此类推；
(5)建立矩阵Ym×p，第一列前m1行为对应控制点，其余为零；第二列第m1+1行至m1+m2行为对应控制点，其余为零；依此类推；
(6)由矩阵Qp×m与矩阵Ym×p相乘得到对角矩阵Y﹡ p×p；
(7)将矩阵Y﹡ p×p的对角值作为虚拟点，所述振动台根据所述虚拟点对试件进行控制。
优选地，所述m个控制点根据位于所述p个振动台的位置进行分组。
优选地，所述m为4，控制点分别为y1、y2与y3、y4，将上述4个控制点分为两组，y1与y2一组，y3与y4一组，4个控制点的加权系数均为1/2，矩阵Q第一行中第一列及第二列元素为1/2，其余为零，第二行第三列及第4列为1/2，其余为零，矩阵Y中第一列第一行第二行分别为y1及y2，第二列第三行及第四行分别为y3及y4，矩阵Q乘以矩阵Y得到2行两列矩阵Y﹡，其对角线上元素分别为y1/2+y2/2，y3/2+y4/2，对角线上的两元素即为虚拟控制点，选取两虚拟点间相干系数为0.5，相位差为90°，确定振动台对试件的控制。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)将较多的振动试验控制点数利用坐标转换变为与振动台数相同的虚拟控制点，当试件的测量控制点多于振动台数量时仍能进行有效控制；
(2)使试件振动响应分布更加均匀；
(3)控制方法不局限于试件的结构形式，同时可根据各控制点的振动响应情况选取加权系数，对不同试验环境具有较强通用性，通用于各种多激励振动试验中；
(4)简化了各类多激励振动试验的控制方法，通过对控制点的转换，降低试验难度，提高试验效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为细长杆件双台联振试验***图；
图2为细长杆件双台联振试验的振动效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
试件振动试验根据控制点所在位置结构及振动量级，我们将试件上的m个控制点分为p组，并分别对控制点分配加权系数。其中p即为振动台的数量。分组时，与振动台相关联的控制点分在同一个组里。
利用各控制点加权系数组成坐标转换矩阵Qp×m，将m个控制点分为p组(每组点数分别为m1、m2、…)，第一行为第一组控制点加权系数，前m1列为加权系数，其余为零；第二行为第二组控制点加权系数，第m1+1列至m1+m2列为对应加权系数，其余为零；依此类推；
矩阵Ym×p由m个控制点组成，同样将m个控制点分为p组(每组点数分别为m1、m2、…)，第一列前m1行为对应控制点，其余为零；第二列第m1+1行值m1+m2行为对应控制点，其余为零；依此类推；
由矩阵Qp×m与矩阵Ym×p相乘得到对角矩阵Y﹡ p×p，根据振动情况设置模拟点间相干系数、相位差等参数，利用振动台对振动虚拟点进行控制。
下面通过一个以细长杆件双台联振试验***的实施例对本发明作进一步说明。
参见附图1，试验中存在4个控制点：y1、y2与y3、y4，根据测点分布情况，可将上述4个点分为两组，y1与y2一组，y3与y4一组。并令4个控制点对应坐标转换因子均为1/2，可知在此试验中，坐标转换矩阵Q为2行4列矩阵，矩阵Y为4行2列矩阵，其中坐标转换矩阵Q第一行中第一列及第二列元素为1/2，其余为零，第二行第三列及第4列为1/2，其余为零。矩阵Y中第一列第一行第二行分别为y1及y2，第二列第三行及第四行分别为y3及y4。利用矩阵Q乘以矩阵Y得到2行两列矩阵Y﹡，其为对角矩阵，对角线上元素分别为y1/2+y2/2，y3/2+y4/2。对角线上两元素即为虚拟控制点的目标谱。根据试验条件，选取两虚拟点间相干系数为0.5，相位差为90°。
参见附图2，试件的振动效果通过软件模拟后，可以清晰地看出振动曲线的效果。
假如将双台联振试验***的控制点数扩大一倍，也不会对***控制精度造成影响。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种试件振动试验坐标转换方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在试件上确定m个振动测量点坐标，作为控制点；
(2)将m个控制点分成p组，p为振动试验的振动台数量，每组的控制点个数分别为m1,m2…mp；
(3)对每个控制点分配加权系数；
(4)建立矩阵Qp×m，第一行为第一组控制点加权系数，前m1列为加权系数，其余为零；第二行为第二组控制点加权系数，第m1+1列至m1+m2列为对应加权系数，其余为零；依此类推；
(5)建立矩阵Ym×p，第一列前m1行为第一组控制点，其余为零；第二列第m1+1行至m1+m2行为第二组控制点，其余为零；依此类推；
(6)由矩阵Qp×m与矩阵Ym×p相乘得到对角矩阵Y﹡ p×p；
(7)将矩阵Y﹡ p×p的对角值作为虚拟点，所述振动台根据所述虚拟点对试件进行控制。
2.根据权利要求1所述的试件振动试验坐标转换方法，其特征在于，所述m个控制点根据位于所述p个振动台的位置进行分组。
3.根据权利要求1所述的试件振动试验坐标转换方法，其特征在于，所述m为4，控制点分别为y1、y2与y3、y4，将上述4个控制点分为两组，y1与y2一组，y3与y4一组，4个控制点的加权系数均为1/2，矩阵Q第一行中第一列及第二列元素为1/2，其余为零，第二行第三列及第四列为1/2，其余为零，矩阵Y中第一列第一行第二行分别为y1及y2，第二列第三行及第四行分别为y3及y4，矩阵Q乘以矩阵Y得到两行两列矩阵Y﹡，其对角线上元素分别为y1/2+y2/2，y3/2+y4/2，对角线上的两元素即为虚拟控制点，选取两虚拟点间相干系数为0.5，相位差为90°，确定振动台对试件的控制。
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