简支梁的冲击动载荷识别的试验研究(2)
4.1 利用ANSYS软件和MATLAB软件建模并仿真识别（参考具体算例及流程） 32
4.2 验证载荷识别公式（具体算例及流程）35
4.3 根据以上算例以及实验仿真进行实验仿真 37
4.4 小结 44
结论 45
致谢 46
参考文献 47
1 绪论
1.1 课题研究背景，目的及意义
振动存在于大量的工程中，它是一门古老的学科，研究的是系统或者某个结构与其激励与响应之间的关系，是一类相当复杂的结构动力学问题。在实际工程和结构设计中，准确识别冲击力有重要的意义，因此，随着工程设计技术和要求的迅速发展，动态载荷的识别成为亟需解决的问题。在许多实际工程中，比如船舶桥梁，航空航天，车辆工程，机械土木等等都处于各种激励中，振动是不可避免的问题，而大部分情况下振动是有害的，比如，桥梁长期处于各种激励中产生振动会导致桥体结构的不稳定严重导致重大事故，再比如，用机床对零件进行加工，不可避免的产生振动从而会影响到零件的加工精度，等等。因此通过研究掌握振动知识从而利用振动进行工程中的隔振和减震变得尤为重要。然而在很多情况下，动态载荷识别是无法直接测量的，例如爆炸冲击对结构的作用，那换个思路，如果我们通过测量系统的动力响应从而间接地推出外部激励呢？这样是不是就方便了呢？动载荷识别顺势而生，它是动力学二类逆问题，是由已知的或测到的响应或特性来逆向求得动载荷。而逆问题的发展没有正问题发展的成熟，具有一定难度。动载荷识别主要识别动载荷加载部位以及荷量值。在国内外众多学者的探究下，动载荷识别发展迅速，并总结出了载荷识别的两大类：频域法以及时域法。人们利用载荷识别技术在生产中应用，而且有了不错的成果与影响。
1.2 相关概念与软件的介绍
本课题研究的只是动态载荷识别中的小小课题，或者说是‘推演’。通过建立简支梁系统，进行激励实验，得到相关激励响应数据并通过仿真比较，分析误差或错误从而找出不足进行分析改进，得出结论加深了解载荷识别技术。本课题主要涉及几个重要概念，简支梁系统，动态载荷，逆问题，动力学第二类逆问题。还涉及几种软件，建立简支梁系统模型需要利用Auto-CAD，运用MATLAB进行数据分析仿真识别载荷，通过ANSYS建模提取仿真参数。因为本人对于相关概念与软件知识的掌握不是很扎实，因此在课题进行前期学习了相关内容，下面简要介绍一下：
相关概念：
1）简支梁系统：简单点说就是承受两端纵荷载的结构。两端支撑在柱子上的梁，一般为静定结构,受力简单，简支梁系统是简化的力学模型。
2）动态载荷：物体在运动过程中受到的载荷。工程里存在很多动载荷识别问题。如碰撞时，载荷极短时间作用构件，构件中产生很大应力，这种应力就叫冲击应力。
3）逆问题：逆问题是一个关于怎样将测试结果与系统的信息转化的广义框架。这类问题的解通常是一个没办法直接测量的量。因此，逆问题是许多学科中很重要且不容易研究的问题。
4）动逆二类问题：简要说下动力学正问题，即由系统动态特性的分析得出其动响应，目前，该方向研究已经有了一定成果，结合有限元会更容易解决。许多工程生产中，系统动态响应是容易获取的，但是系统激励载荷的直接测量不便实现。振动的逆问题是结构动力学需要研究的重要内容，并且可以分为两大类：一，系统参数识别。结合理论通过响应，激励的数据来识别系统各种参数（物理和模态），快速Fourier法的发明加快了该技术的发展，如今已相当成熟。二，动载荷识别。它跟正问题恰恰相反，要求解系统动态载荷就需要先分析已知的动态响应和结构动态特性。导师江湘清老师在其博士论文中提到动载荷识别为动力学第二类反问题，里面阐述到，严格的讲，难以给出反问题的确定释义，尽管在碰到这种问题时我们都能判断的出。其实，反问题与正问题总是成对的，就像阴阳成对。假使我们选取一个为正问题，那么相对而言就会必然产生反问题。很多时候，我们总是先遇到正问题然后才会认识逆问题，因而正反问题很大程度有着历史的痕迹。很大程度上是因为反问题会比正问题更难解决。