由复模态变换式可得
,x=uz
因而式(3.1.7)左端恒等于零,而右端中的f(t)是任意的,故有
udiag[ ]
这就是2n个复模态 之间存在的n个线性关系式。
3. 2 共轭复指数随机激励情形[14]
下面考察非对称、非经典阻尼常参数线性系统对各种典型平稳随机激励的响应特性。系统的运动微分方程可用式(3.1.1)表示,即
式中f(t)为具有零均值的平稳随机激励,其协方差函数矩阵记为
设系统(3.1.1)经复模态变换后,已解耦成式(3.1.5)
这时,系统的广义激励F(t)也具有零均值,且其协方差函数矩阵可表示为
=
方程(3.1.6)的分量形式可写为
i=1,…,2n (3.2.1)
上述方程的脉冲响应函数为
t 0,i=1,…,2n
与之相应的频率特性函数可表示为
i=1,…,2n
于是,系统(3.2.1)的平稳解可表示为
i=1,…,2n
因而复模态响应 与 的互协方差函数可表示为
E[ ]= (3.2.2)
系统(3.2.1)的脉冲响应矩阵为
h(t)=diag[ ]
相应的频率特性矩阵为
H =diag[ ]
而矢量模态响应z的协方差函数矩阵可表示为
要进一步求积式(3.2.2)与式(3.2.2),必须首先给出 的具体函数形式。一旦求得了复模态响应z的协方差函数矩阵 ,则由复模态变换式,立即可以得到系统状态变量响应的协方差函数矩阵
注意到,由复模态变换式求导可得
可见,若要知道系统响应加速度的协方差矩阵,还得先求复模态响应速度的协方差矩阵。由式(e)
因而有
E[ ]=E[F(t) ]+PE[ ] +PE[ ]+E[F(t) ]
且有
E[ ]= d
E[F(t) ]= d
给定了 的函数形式,就不难求出上述两个积分。然后,由式(e),可得
下面考察共轭复指数随机激励情形,设系统(3.1.1)中的平稳随机激励f(t)为同源的二阶过滤白噪声,其均值为零,协方差函数矩阵可表示为
其中,D是n*n阶实对称非负定常数矩阵,g与q为复常数,且q具有复实部。系统的复模态运动微分方程仍取式(3.1.5)的形式。只是其广义激励F(t)的协方差矩阵可表示为
G [ ] = i,s=1,…,2n
仿照关于单自由度情形中的推导,这时复模态响应 与 的协方差函数可得为
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