[发明专利]一种基于遗传算法的冲击响应谱时域波形匹配方法

说明书

一种基于遗传算法的冲击响应谱时域波形匹配方法，采用权重系数的方式将时域冲击波形幅值限制s₁和冲击响应谱误差s₂两个目标的适应度函数优化组合转换为单目标适应度函数，并使用遗传算法来计算传统子波综合法中的子波幅值A_i、子波延迟时间τ_i和半正弦波数目N_i三个参数。本发明解决了传统子波综合法中冲击响应谱时域匹配子波参数难以确定的问题，通过将多目标适应度函数优化组合转换为单目标适应度函数，简化了遗传算法中的运算过程，根据给定的冲击响应谱规范得到合适的子波参数，从而满足试验要求。

技术领域

本发明属于环境振动试验技术领域，具体是涉及一种基于遗传算法的冲击响应谱时域波形匹配方法。

背景技术

环境振动试验技术是在现场或实验室条件下模拟产品所承受环境振动的一种试验方法，它在检验产品可靠性、估算产品寿命和发现产品设计薄弱环节等方面具有重要的指导作用。冲击载荷是各类产品在生产、运输和使用过程中普遍承受的一类载荷，对产品性能的影响巨大。冲击试验是环境振动试验中的一种，其目的就是确定产品在生产、运输和使用过程中在非重复性机械冲击载荷作用下的环境适应性、结构完好性和抗冲击性能。冲击试验主要包含经典波形控制试验和冲击响应谱试验两种，前者主要是利用跌落式或摆锤式冲击机产生简单的冲击脉冲，如半正弦波、矩形波、梯形波及后峰锯齿波等。后者是根据冲击响应谱试验规范，合成时域冲击波形使其对应的冲击响应谱满足试验规范要求。相比之下，后者更注重冲击作用于系统的效果，采用等效损伤原则模拟复杂的振荡冲击环境，能够真实有效地模拟实际冲击环境，克服了经典波形控制试验的局限性。

然而在传统子波综合法时域波形匹配中，子波参数的选择没有一套标准的指导性准则，导致难以选择合理的波形参数使冲击响应谱符合规范，并且使时域冲击波形的幅值满足振动台的输出限制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开一种基于遗传算法的冲击响应谱时域波形匹配方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于遗传算法的冲击响应谱时域波形匹配方法，采用权重系数的方式将时域冲击波形幅值限制s₁和冲击响应谱误差s₂两个目标的适应度函数优化组合转换为单目标适应度函数，并使用遗传算法来计算传统子波综合法中的子波幅值A_i、子波延迟时间τ_i和半正弦波数目N_i三个参数，具体为：

(1)建立传统子波综合法的数学模型

将一系列频率和相位不同的加窗正弦波进行叠加，作为加速度冲击波形即