(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 202210645669.0 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 姜明顺　程洋洋　张雷　张法业　 隋青美　贾磊　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 董雪 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种连续系统时域动态载荷识别方法及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种连续系统时域动态载荷 识别方法及系统， 包括： 建立模态空间下的悬臂 梁振动微分方程； 基于所述悬臂梁振动微分方 程， 利用模态空间下的Newmark ‑β法， 得到连续 系统时域动态载荷识别模型； 对 所述动态载荷识 别模型进行正则化处理； 通过对 悬臂梁有限元模 型进行模态分析， 得到模态阻尼矩阵和刚度矩 阵； 并通过在悬臂梁上施加载荷， 得到悬臂梁在 不同载荷下的加速度响应； 基于所述模态阻尼矩 阵、 刚度矩阵和加速度响应数据， 以及正则化处 理后的动态载荷识别模型， 得到载荷识别结果。 本发明利用正则化方法， 结合L曲线法确定正则 化参数， 对悬臂梁进行不同载荷识别， 适用于大 型复杂结构的载荷识别逆问题分析。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115099085 A 2022.09.23 CN 115099085 A 1.一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特 征在于， 包括： 建立模态空间下的悬臂梁 振动微分方程； 基于所述悬臂梁振动微分方程， 利用模态空间下的Newmark ‑β 法， 得到连续系统时域动 态载荷识别模型； 对所述动态载荷识别模型进行正则化处 理； 通过对悬臂梁有限元模型进行模态分析， 得到模态阻尼矩阵和刚度矩阵； 并通过在悬 臂梁上施加载荷， 得到悬臂梁在不同载荷下的加速度响应； 基于所述模态阻尼矩阵、 刚度矩阵和加速度响应数据， 以及正则化处理后的动态载荷 识别模型， 得到载荷识别结果。 2.如权利要求1所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 建立模态 空 间下的悬臂梁 振动微分方程， 具体包括： 构建悬臂梁离 散多自由度系统振动微分方程； 将输出响应进行模态坐标转换， 同时进行模态叠加， 得到模态位移响应、 模态速度响应 与模态加速度响应； 进行模态质量归一化， 将离散多自由度系统振动微分方程改写为模态 空间下连续系统 振动微分方程。 3.如权利要求1所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 基于所述悬 臂梁振动微分方程， 利用模态空间下的Newmark ‑β 法， 得到连续系统时域动态载荷识别模 型； 具体包括： 假设时间步长和加速度在时间间隔[ti,ti+1]是线性变化的， 根据Newmark ‑β 方法得到 ti+1时刻的模态位移、 模态速度和模态加速度； 结合Newmark ‑β积分方程和悬臂梁振动微分方程， 得到模态空间下的连续系统状态空 间方程； 基于所述连续系统状态空间方程， 构建表征状态变量与输出向量关系的输出 方程； 使用映射矩阵， 建立模态空间下的模态， 得到连续系统时域动态载荷识别模型。 4.如权利要求1所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 对所述动态 载荷识别模型进行正则化处 理， 具体包括： 以动态载荷识别模型的输出响应误差最小为目标， 构建动态载荷识别正则化优化目标 函数； 基于L曲线法求 解最优的正则化 参数值， 得到正则化的动态载荷识别模型。 5.如权利要求4所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 基于L曲线 法求解最优的正则化 参数值， 具体为： 以正则化参数λ为自变量， ||Y ‑HF||和||F||皆为正则化参数λ 的函数； 其中， H为传递矩 阵， Y为动态载荷识别模型的输出响应； F为输入载荷； 选择一个 λ 的值， 计算| |Y‑HF||和||F||的值， 对应L曲线中的一个点； 不断改变λ 的值， 由坐标点(lg||Y ‑HF||， lg||F||)画出一条曲线， 即 “L”曲线； 曲线中 的 拐点对应的λ值即为 最优的正则化 参数值。 6.如权利要求1所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 通过对悬臂 梁有限元模型进行模态分析， 得到模态阻尼矩阵和刚度矩阵， 具体为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099085 A 2建立悬臂梁有限元模型， 进行模态分析， 得到悬臂梁的r阶圆频率和r阶模态振型， 模态 阻尼比为常数， 结合模态空间下 的悬臂梁振动微分方程， 求解得到模态阻尼矩阵和刚度矩 阵。 7.如权利要求1所述的一种连续系统时域动态载荷识别方法， 其特征在于， 得到悬臂梁 在不同载荷下的加速度响应， 具体包括： 分别在悬臂梁上施加正弦载荷、 冲击载荷和随机载荷， 得到三种载荷下的加速度响应。 8.一种连续系统时域动态载荷识别系统， 其特 征在于， 包括： 悬臂梁运动微分 建模模块， 用于建立模态空间下的悬臂梁 振动微分方程； 连续系统时域动态载荷识别模型建模模块， 用于基于所述悬臂梁振动微分方程， 利用 模态空间下的Newmark ‑β 法， 得到连续系统时域动态载荷识别模型； 模型正则化模块， 用于对所述动态载荷识别模型进行正则化处 理； 悬臂梁模态分析模块， 用于通过对悬臂梁有限元模型进行模态分析， 得到模态阻尼矩 阵和刚度矩阵； 并通过在悬臂梁上施加载荷， 得到悬臂梁在不同载荷下的加速度响应； 载荷识别模块， 用于基于所述模态阻尼矩阵、 刚度矩阵和加速度响应数据， 以及正则化 处理后的动态载荷识别模型， 得到载荷识别结果。 9.一种终端设备， 其包括处理器和存储器， 处理器用于实现各指令； 存储器用于存储多 条指令， 其特征在于， 所述指 令适于由处理器加载并执行权利要求 1‑7任一项所述的连续系 统时域动态载荷识别方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其中存储有多条指令， 其特征在于， 所述指令适于由终 端设备的处 理器加载并执 行权利要求1 ‑7任一项所述的连续系统时域动态载荷识别方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099085 A 3