Sensitivity analysis of an identification method dedicated to nonlinear systems working under operational loads

• Autorzy: Iwaniec J.

Warianty tytułu

PL

Analiza wrażliwości metody identyfikacji układów nieliniowych w warunkach eksploatacyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the exploitational nonlinear systems identification method based on algorithms of the restoring force, boundary perturbations and direct parameter identification methods is presented. The obtained parameter estimates provide information concerning forces transferred on the foundation and find application in the model-based diagnostics. The results of the sensitivity analysis carried out in order to assess the influence of input parameters uncertainties (accuracy of resonant frequency and amplitude estimates, errors of transfer function estimation in operational conditions, value of introduced additional mass) on the accuracy of estimated system parameters are also presented.

PL

W pracy przedstawiono metodę operacyjnej identyfikacji parametrów modeli nieliniowych konstrukcji mechanicznych, realizowaną w oparciu o algorytmy metody sił resztkowych, zaburzeń brzegowych oraz bezpośredniej identyfikacji parametrów. Uzyskane estymaty parametrów dostarczają informacji o siłach przekazywanych na pod- łoże i znajdują zastosowanie w diagnostyce realizowanej w oparciu o model układu nieuszkodzonego. W celu oszacowania wpływu niepewności parametrów wejściowych na dokładność estymowanych parametrów układu, przeprowadzono analizę wrażliwości poszukiwanych parametrów układu (masy, sztywności, tłumienia) na dokładność estymacji częstotliwości i amplitud rezonansowych (uwarunkowaną błędami estymacji funkcji przejścia w warunkach eksploatacyjnych), a także wartość masy wprowadzanej do układu w celu zmodyfikowania jego własności dynamicznych (zgodnie z algorytmem metody zaburzeń brzegowych).

Słowa kluczowe

EN

sensitivity analysis; nonlinear system identification; operational loads

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 49 nr 2
• Strony: 419--438
• Opis fizyczny: Bibliogr.30 poz., rys.

Twórcy

autor

Iwaniec J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Robotics and Mechatronics, Kraków, Poland,

Bibliografia

• 1. Al-Bender F., Symens W., Swevers J., Van Brussel, 2004, Analysis of dynamic behavior of hysteresis elements in mechanical systems, Int. Journal of Nonlinear Mechanics, 39, 1721-1735
• 2. Babitsky V., Krupenin V.L., 2001, Vibrations of Strong Nonlinear Discontinuous Systems, Springer, Berlin
• 3. Benedettini F., Capecchi D., Vestroni F., 1991, Nonparametric models in identification of hysteretic oscillators, Report DISAT N.4190, Dipartimento di Ingegneria delle Strutture, Universita’ dell’Aquila, Italy
• 4. Bouc R., 1967, Forced vibrations of mechanical systems with hysteresis, Proceedings of 4th Conference on Non-linear Oscillations, Prague
• 5. Chan H.S.Y., Chung K.W., Xu Z., 1996, A perturbation-incremental method for strongly non-linear oscillators, International Journal of Non-Linear Mechanics, 31, 59-72
• 6. Chen S.H., Cheung Y.K., 1996, A modified Lindstedt-Poincare method for strongly nonlinear two degree-of-freedom systems, Journal of Sound and Vibration, 193, 751-762
• 7. Crawley E.F., O’Donnell K.J., 1986, Identification of nonlinear system parameters in joints using the force-state mapping technique, AIAA Paper, 86, 1013, 659-667
• 8. Crawley E.F., Aubert A.C., 1986, Identification of nonlinear structural elements by force-state mapping, AIAA Journal, 24, 155-162
• 9. Duym S., Schoukens J., Guillaume P., 1996, A local restoring surface method, International Journal of Analytical and Experimental Modal Analysis, 11, 116-132
• 10. Goliński J.A., 1979, Vibro-Insulation of Machines and Devices, WNT, Warsaw [in Polish]
• 11. Haroon M. Adams D.E., Luk Y.W., 2005, A technique for estimating linear parameters using nonlinear restoring force extraction in the absence of an input measurement, ASME Journal of Vibration and Acoustics, 127, 483-492
• 12. Ibanez P., 1973, Identification of dynamic parameters of linear and nonlinear structural models from experimental data, Nuclear Engineering and Design, 25, 30-41
• 13. Iwaniec J., 2007, Output-only technique for parameter identification of nonlinear systems working under operational loads, Key Engineering Materials, 347, 467-472
• 14. Iwaniec J., 2009a, Identification and modelling of dynamic forces transferred on foundation, Polish Journal of Environmental Studies, 18, 108-114
• 15. Iwaniec J., 2009b, Selected Issues of Identification of Nonlinear Systems Working under Operational Loads, ITE Radom, Krakow [in Polish]
• 16. Iwaniec J., Uhl T., 2007, Identification of nonlinear parameters of the Skytruck airplane landing gear by means of the operational modal analysis output-only method, Molecular and Quantum Acoustics, 28, 113-124
• 17. Kerschen G., Worden K., Vakakis A.F., Golinval J.C., 2006, Past, present and future of nonlinear system identification in structural dynamics, Mech. Systems and Signal Processing, 20, 505-592
• 18. Kevorkian J., Cole J.D., 1996, Multiple Scales and Singular Perturbation Methods, Springer, New York
• 19. Lo H.R., Hammond J.K., 1988, Identification of a Class of Nonlinear Systems, preprint, Institute of Sound and Vibration Research, Southampton
• 20. Masri S.F., Caughey T.K., 1979, A nonparametric identification technique for nonlinear dynamic problems, Journal of Applied Mechanics, 46, 433-447
• 21. Nayfeh A.H., 1981, Introduction to Perturbation Techniques,Wiley Interscience, New York
• 22. Nayfeh A.H, Pai L., 2004, Linear and Nonlinear Structural Mechanics, Wiley Interscience, New York
• 23. Nichols J.M., Nichols C.J., Todd M.D., Seaver M., Trickey S.T., Virgin L.N., 2004, Use of data-driven phase space models in assessing the strength of a bolted connection in a composite beam, Smart Materials and Structures, 13, 241-250
• 24. O’Maley R.E., 1991, Singular Perturbation Methods for Ordinary Differential Equations, Springer, New York
• 25. Qaisi M.I., Kilani A.W., 2000, A power-series solution for a strongly nonlinear two degree-of-freedom system, Journal of Sound and Vibration, 233, 489-494
• 26. Rand R., 1974, A direct method for nonlinear normal modes, International Journal of Non-Linear Mechanics, 9, 363-368
• 27. Rhoads J.F., Shaw S.W., Turner K.L., Baskaran R., 2005, Tunable MEMS filters that exploit parametric resonance, Journal of Vibration and Acoustics
• 28. Rice H.J., 1995, Identification of weakly non-linear systems using equivalent linearization, Journal of Sound and Vibration, 185, 473-481
• 29. Rosenberg R.M., 1962, The normal modes of nonlinear n-degree-of-freedom systems, Journal of Applied Mechanics, 29, 7-14
• 30. Schultze J.F., Hemez F.H., Doebling S.W., 2001, Application of nonlinear system updating using feature extraction and parameter effect analysis, Shock and Vibration, 8, 325-337