论文总字数：23962字

摘 要

在工程振动领域，通过对工程结构施加一定的动态激励，再基于产生的动态响应信号进行模态辨识，从而得到频率、阻尼和模态振型这些结构所固有的特性。利用这些固有特征能够实现对于工程结构的模态分析工作，这些结构的固有特征也被称作为模态参数，诊断和预测工程结构在运行下产生的或可能产生的振动故障，为进一步优化结构动力特性提供了可靠的数据来源。工程结构在工作情况下，其固有特性会随着时间推移或者环境变化发生变化，基于动态响应信号的模态辨识则是通过对结构的动态响应信号进行辨识，提取出模态参数，为模态分析进行数据处理提供了模态参数。

本课题是以实现基于非接触式动响应信号的结构模态辨识软件开发与应用为目标，基于Qt开发平台，采用C 语言，完成了自主模态辨识软件的界面开发。该软件界面具有友好的用户使用界面，利用Qt信号与槽的核心机制，通过点击界面中的按钮发送信号，在与信号链接的槽函数中实现各样的功能，例如本项目中启动外部程序、图片读取显示及绘制、结构动响应的数据可视化和结构模型可视化等功能，利用试验数据获得结构的固有特性。

关键词: 非接触式测量；动态响应；模态辨识；Qt；界面

Development and Application of Software Interface for Structural Response Signal Based on Qt

Abstract

In the field of Engineering vibration, the inherent characteristics of structures such as frequency, damping and modal modes can be obtained by applying certain dynamic excitation to engineering structures and modal identification based on the generated dynamic response signals. By using these inherent characteristics, i.e. modal parameters, modal analysis of engineering structures can be carried out. Vibration characteristics of engineering structures can be obtained through analysis. Vibration faults produced or possibly produced by engineering structures during operation can be diagnosed and predicted, which provides reliable data sources for further optimization of structural dynamic characteristics. Under the working conditions, the inherent characteristics of engineering structures will change with time or environmental changes. The modal identification based on dynamic response signal is to identify the dynamic response signal of the structure, extract the modal parameters, and provide modal parameters for the data processing of modal analysis.

This project aims at developing and applying the software of structural modal identification based on non-contact dynamic response signal. Based on Qt development platform, the interface of the software is developed by using C language. The software interface has a friendly user interface. It uses the core mechanism of Qt signal and slot to send signals by clicking the button in the interface, and realizes various functions in the slot function linked with the signal, such as starting external program, reading, displaying and drawing pictures, data visualization of structural dynamic response and structure model visualization, etc. in this project, and utilizing experimental data. The inherent characteristics of the structure are obtained.

Keywords:Non-contact Measurement; Dynamic Response; Modal Identification; Qt; Interface

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 用户界面的选择 1

1.2.2 模态分析软件对比 2

1.3 论文内容简介 3

第二章 开发环境及开发语言简介 4

2.1 引言 4

2.2 开发环境简介 4

2.3 开发语言简介 4

2.4 小结 5

第三章 基于非接触的动响应分析软件开发 6

3.1 引言 6

3.2试验模态分析 6

3.3软件开发 6

3.3.1 软件整体框架 6

3.3.2 主界面 7

3.3.3 程序启动动画及系统托盘 9

3.3.4 采集界面 10

3.3.5 模态识别界面 13

3.4 小结 18

第四章 结构及其动响应的可视化 19

4.1 引言 19

4.2 OpenGL简介 19

4.3 OpenGL可视化窗口的开发 19

4.4 动响应数据可视化 22

4.4 小结 24

第五章 总结与展望 25

5.1论文总结 25

5.2课题展望 25

致 谢 26

参考文献 27

绪论

1.1 研究背景与意义

本课题是以结构响应信号为研究对象，以Qt软件为开发环境，利用C 语言设计出一款针对某一特定领域的UI( User Interface）用户界面。在工程振动领域中，任何零件都具有弹性和质量，那么由其组成的结构或者机器也不例外，它们在工作状态下因为外界或自身影响会产生机械振动，久而久之可能会导致工程结构产生不可见甚至是可见的损伤。为了及时检测损伤程度，降低各种突发事件的发生概率，采用模态分析技术对机械结构的频率、阻尼比和模态振型进行分析，得到结构此时的健康状况，从而对其进行维护操作以及剩余使用寿命有了准确的判断。利用线性动力学系统分析理论，如果结构的输入以及输出可测，那么就可以采用模态辨识的方法获取结构的动态特性。

对于本项目来说基于结构响应信号所进行的模态分析是处理数据的方法，最重要的是以实现基于非接触式动响应信号的结构模态辨识软件开发与应用为目标，基于Qt开发平台，采用C 语言，完成自主模态辨识软件的界面开发。该软件界面需要具有友好的用户使用界面，利用Qt信号与槽的核心机制，通过点击界面中的控件发送信号，在与信号链接的槽函数中实现各样的功能，例如本项目中启动外部程序、图片读取显示及绘制、结构动响应的数据可视化和结构模型可视化等功能，利用试验数据获得结构的固有特性。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 用户界面的选择

近些年来，关于操作系统提供的用户接口可以概括为两类，即命令行界面与图形用户界面。用户接口即为负责用户与计算机沟通的桥梁，用户直接对计算机说某件事情，计算机不可能听懂，要操作系统来翻译用户的意思并且告诉计算机我们说了什么。通俗一点说就是方便用户使用计算机而建立的一种“用户与计算机之间的联系方式”用户通过这个接口来给计算机指令或者计算机通过这个接口来给用户显示信息，这个用户接口也就是我们平常所说的“操作系统”。如：微软的MS_DOS和WINDOWS、开源的Linux、苹果的MAC OS等。

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