system: [SYSTEM]

user: 4. 两种筛选方法的对比分析 对筛选得到的两组信号进行对比分析，为了保证各向对比的独立性，每个方向选取不同测点进行对比分析，伪损伤分析法只有一种选取结果：X方向9号测点，Y方向6号测点，Z方向7号测点。对应在相关分析筛选的信号中，选取每个方向上相关度最高的测点进行对比：X方向5号测点，Y方向10号测点，Z方向8号测点。对选出的两组测点信号，进行时域特征、频域特征、与应变通道相关性四个方面的对比分析。 Table 4 Acceleration signal pseudo damage statistic 测点序号 正向采集伪损伤 反向采集伪损伤 X Y Z X Y Z 1 6.0E−06 8.0E−06 6.6E−06 8.7E−06 1.2E−05 9.0E−06 2 6.4E−06 8.7E−06 9.6E−06 8.6E−06 1.2E−05 1.2E−05 3 6.1E−06 2.3E−06 3.2E−06 9.0E−06 3.4E−06 4.6E−06 4 6.6E−06 3.4E−06 6.4E−06 8.7E−06 5.0E−06 8.0E−06 5 7.6E−05 8.6E−07 1.6E−05 8.6E−05 1.1E−06 1.7E−05 6 2.5E−06 1.2E−04 2.2E−05 3.0E−06 1.2E−04 2.6E−05 7 3.7E−04 7.6E−05 1.4E−04 3.4E−04 1.0E−04 2.0E−04 8 7.1E−06 2.5E−06 1.9E−06 9.7E−06 3.7E−06 2.6E−06 9 7.0E−04 2.2E−04 1.6E−04 5.9E−04 6.4E−05 5.6E−06 10 6.8E−06 2.4E−05 1.9E−06 9.6E−06 3.5E−05 2.7E−06 11 6.7E−06 1.8E−06 3.8E−06 1.1E−05 2.8E−06 6.1E−06 12 7.6E−06 2.0E−06 6.5E−06 1.0E−05 3.0E−06 8.6E−06 13 6.8E−05 2.1E−06 5.3E−06 1.2E−05 3.2E−06 8.4E−06 14 6.9E−06 2.5E−06 8.2E−06 1.5E−08 3.8E−06 1.1E−05 15 6.3E−06 1.8E−06 7.8E−07 8.8E−06 2.6E−06 1.3E−06 16 6.3E−06 5.1E−06 2.0E−05 9.4E−06 6.8E−06 2.4E−05 17 2.4E−06 3.9E−06 9.8E−06 1.8E−05 2.0E−05 5.5E−05 18 7.4E−06 4.3E−06 1.7E−05 9.6E−06 5.9E−06 2.2E−05 19 8.0E−06 2.1E−06 3.7E−06 1.5E−05 4.1E−06 6.6E−06 20 5.5E−06 1.6E−06 5.3E−06 8.0E−06 2.2E−06 6.6E−06 统计结果 9 6、9 6、7、9 9 6、7 6、9、17 表4. 加速度信号伪损伤统计 Table 5 Pseudo damage analysis acceleration iterative target signal screening result 加速度方向 测点序号 位置 X 9 发动机 Y 6 发动机悬置副车架连接点 9 发动机 Z 6 发动机悬置副车架连接点 7 发动机悬置中间连接点 9 发动机 表5. 伪损伤分析加速度迭代目标信号筛选结果 4.1. 时域特征对比 在信号处理中，统计分析可以快速地将一长段信号转换成数个具有代表性的数值，进而描述信号的特征 [ 6 ] 。统计分析可以快速直观地来评价信号的好与坏，也可用来快速地评价信号与信号之间的差别 [ 7 ] 。对比结果如表6所示。 从表6可以看出，两组加速度目标信号的波动中心都在0点附近，两组信号在这个参数上无显著差别；两组信号的最大变程无明显的规律可循。均方根值和标准差的统计，相关分析筛选的加速度目标信号各个方向上均小于伪损伤筛选的目标信号，说明相关分析筛选出的加速度目标信号比伪损伤筛选结果更为稳定，信号偏离均值的程度更小，受到的随机因素干扰也更小。 4.2. 频域对比 通过对比两组信号的冲击响应谱来进行频域对比，冲击响应谱可以用来衡量结构在激励载荷作用下的动态响应 [ 8 ] 。在Glyph Works中，设置固有频率的范围为1~100 Hz，步长1 Hz。每个固有频率对应的最大位移响应得到后，以固有频率为横坐标，最大位移响应为纵坐标即可绘制出冲击响应谱 [ 9 ] 。两种方法3个方向上的对比结果如图6至图8所示。 冲击响应谱对比结果表明，在X、Y方向上，相关分析法筛选的5、10号测点，各个固有频率上对于冲击载荷的响应都明显高于伪损伤筛选的9、6测点；在Z方向上，相关分析法筛选的8号测点与伪损伤筛选的7号测点基本一致，差别不大。由分析结果可知，两种筛选方法所选择的加速度迭代目标信号，Z方向上各固有频率对于冲击的响应差别不大；在X、Y方向上，各个固有频率对于冲击的响应，相关分析法得到的加速度目标信号要明显优于伪损伤分析法得到的目标信号。 4.3. 相关性分析对比 两种筛选方法得到的加速度目标信号与前副车架应变信号之间的相关程度关系到台架试验是否可以真实反应前副车架在行驶过程中所受的载荷。两个随机信号之间的相关作为一种概率相关，无法得出确切的函数关系，但是可以从输入功率谱、响应功率谱、交叉谱、增长谱、一致性等方面来对信号之间的关联程度进行对比分析 [ 10 ] 。通过N-code软件Glyph Works中的相关分析模块Frequency Response Analysis来分析两组加速度目标信号，三个方向上与2测点应变通道的相关特性。X、Y、Z三个方向上两组加速度目标信号与应变信号之间的相关程度对比如图9至图14所示。 Table 6 Statistic correlation analysis of time domain characteristics of target signal and pseudo damage target signa 方向 测点 波动中心/g 标准差/g 均方根/g 最大变程/g 偏度/g 3 X 5 0 0.7696 0.7696 16.80 −0.1161 9 0.00002 0.8275 0.8275 7.435 −0.1275 Y 10 −0.00004 0.1596 0.1596 2.615 −0.0584 6 0.00002 0.1675 0.1675 2.935 −0.1473 Z 8 0 0.1670 0.1670 2.502 0.0763 7 0 0.5052 0.5052 17.27 0.1402 表6. 相关分析目标信号与伪损伤目标信号时域特征统计对比 图6. X方向冲击响应谱对比 图7. Y方向冲击响应谱对比 图8. Z方向冲击响应谱对比 图9. 5测点X方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图10. 9测点X方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图11. 10测点Y方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图12. 6测点Y方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图13. 8测点Z方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图14. 7测点Z方向加速度与2测点通道应变信号相关性 图9至图14中输入为各个测点加速度信号，响应为2测点的应变信号。若二者之间相关性好，则输入功率谱、响应功率谱、交叉谱三者在各个频率上的曲线形状应该大致相似，三者频率结构分布一致性越好，相关性越好。从图中可以看出，在X方向上，相关分析筛选出的5号测点的加速度信号与应变信号的输入功率谱、响应功率谱、交叉谱的波峰位置、峰值对应频率，以及各个频率上的响应分布具有很好的一致性，基于伪损伤选出的9号测点X方向上的输入谱和响应谱之间有波峰对应频率不同，图线形状不相似，相关性较差。在Y方向上，10测点加速度信号与应变信号之间的相关性也要明显优于6号测点。Z方向上，相关分析所选的8号测点输入谱、响应谱、交叉谱分布较为一致，基于伪损伤所选的7号测点功率谱之间的峰值也大致一致，二者都具有一定的相关性，差别不大；进一步比较一致性曲线，8号测点在响应较为集中的10 Hz到16 Hz的范围内一致性要好于7号测点。