单侧约束梁碰撞实验建模与模态参数辨识

摘要

针对构造的单侧约束悬臂梁碰撞系统进行了基础激励实验研究,测量悬臂梁末端集中质量的加速度响应以及碰撞力的时域信号,观察到系统复杂的周期、概周期及混沌等多种运动形式,并对混沌响应时域数据尝试用李雅普诺夫指数进行判定验证.建立了有限元离散弹性碰撞模型,对系统进行动力学仿真,使仿真结果与实验数据在时域、频域都取得了较好的一致性.进一步分析仿真响应结果,注意到出现混沌响应情况下,悬臂梁末端加速度与碰撞力的广义传递函数与无碰撞悬臂梁的频响函数非常类似,通过选取适当的模态辨识方法可以得到无碰撞悬臂系统梁固有频率与振型等模态参数,为非线性振动、混沌现象及其与线性系统参数之间的关系提供了一个有趣的视角和比较.