(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210706767.0 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 谢石林　苏有彪　艾鹏飞　刘冲　 吴啟琛　罗亚军　杨风帆　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 季海菊 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G01M 7/02(2006.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于统计能量分析的复杂结构高频响 应间接测量方法 (57)摘要 一种基于统计能量分析的复杂结构高频响 应间接测量方法， 首先根据待测复杂结构中的部 组件构成， 将复杂结构按部组件划分为多个子系 统； 其次开展对复杂结构 的激振实验， 获得复杂 结构各子系统的内损耗因子和子系统间的耦合 损耗因子； 然后获得复杂结构的统计能量分析模 型； 最后根据所得模型， 利用已知子系统响应间 接测量未知子系统响应； 本发明通过实验的方式 辨识复杂结构的系统参数， 从而建立复杂结构的 统计能量分析模 型； 继而基于该模 型利用测量得 到的已知子系统部组件的响应间接计算难以测 量的未知子系统部组件的响应； 从而解决了多源 激励作用下复杂结构中关注的部组件难以测量 其高频响应的难题。 权利要求书3页 说明书5页 附图3页 CN 115034073 A 2022.09.09 CN 115034073 A 1.一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法， 其特征在于： 具体包括 以下步骤： 步骤1、 根据待测复杂结构中的部组件构成， 将复杂结构按部组件划分为多个子系统； 步骤2、 开展对 复杂结构的激振实验， 获得复杂结构各子系统 的内损耗因子和子系统间 的耦合损耗因子； 步骤3、 获得复杂结构的统计能量分析模型； 步骤4、 根据步骤3所 得模型， 利用已知子系统响应间接测量未知子系统响应。 2.根据权利要求1所述的一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法， 其特征在于： 所述步骤1具体方法为根据待测复杂结构中的部组件构成， 将复杂结构按部组 件分类， 划分为依附于部组件的N个子系统， 并在每个子系统部组件 上至少布置三个加速度 传感器对结构表面的法向加速度信号进行采集。 3.根据权利要求1所述的一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法， 其特征在于： 所述 步骤2具体方法为： 依据步骤(1)划分的子系统， 利用激振器依次对复杂结构中的各子系统部组件进行激 励， 激振器通过顶杆与在结构部组件表面粘贴的阻抗头进行连接， 激励过程中获得阻抗头 测量得到的激励力和激励加速度信号， 通过式(1)计算所施加激励对各子系统的输入功率 为： 其中， Pk为子系统k单独受激时的输入功率， Fk(ω)为子系统k所受的激励力谱， Ak*(ω) 为子系统k受激位置处加速度响应谱的复共 轭， Im[·]为复数的虚部， ω为圆频率； 在每个子系统单独受激时， 同时获得各子系统部组件上粘贴的加速度传感器采集的信 号， 通过式(2)计算各子系统的振动响应能量 为： 其中， 为子系统k单独受激时子系统i的响应能量； Mi为子系统i的质量， ai为子系统 i上传感器测点的加速度响应， ＜ ·＞表示时间平均， 表示空间平均； 通过式(1)和式(2)计算各子系统的总损耗因子为： 利用振动能量比法计算各子系统的内损耗因子为： 其中， ηinner＝[η1, η2,…, ηN]T为复杂结构的内损耗因子向量， ηi为子系统i的内损耗因 子， Eratio为能量比矩阵， 表示 为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115034073 A 2其中， 式(5)中的子系统间的振动能量比为： 利用振动能量比法计算子系统间的耦合损耗因子为： ηcoupl＝E′ratio‑1b    (6) 其中， ηcoupl＝[ η12,…, η1N, η21,…, η2N, ηN1,…, ηN(N‑1)]T为复杂结构的耦合损耗因子向量， E′ratio是由子系统的振动 响应能量比 组成的N×(N‑1)阶方阵。 4.根据权利要求1所述的一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法， 其特征在于： 所述步骤3的具体方法为： 通过步骤(2)获得复杂结构各子系统的内损耗因子 ηi和子系统间的耦合损耗因子 ηij后， 建立复杂结构的统计能量分析模型为： P＝ω ηE    (7) 其中， P＝[P1,P2,…,PN]T为子系统的输入功率向量， Pi为子系统i的输入功率， E＝[E1, E2,…,EN]T为子系统的振动响应能量向量， η为损耗因子矩阵， 表示 为： 5.根据权利要求1所述的一种基于统计能量分析的复杂结构高频响应间接测量方法， 其特征在于： 所述步骤4的具体方法为： 利用步骤(3)建立的复杂结构统计能量分析模 型， 通 过测量得到的部分已知子系统的响应 计算难以测量的未知子系统的响应： 1)假设能够测量得到的p个已知子系统的响应能量为Ea＝[E1,E2,…,Ep]T， 难以测量的 (N‑p)个未知子系统的响应能量 为Eb＝[Ep+1,Ep+2,…,EN]T； 2)假设已知q个子系统上有载荷作用， 则根据复杂结构的统计能量分析模型可知(N ‑q) 个子系统上没有载荷的作用； 因此， 可由复杂结构的统计能量分析模型得出(N ‑q)个方程组 成的方程组为： 其中， ηa、 ηb分别表示损耗因子矩阵η 中与Ea、 Eb相对应的损耗因子分块矩阵；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115034073 A 3