Email this article Experimental method for determination of energy losses in oscillatory systems based on ARMA-modeling
- Authors: Karpov I.A.1, Bobrovnitskii Y.I.1
-
Affiliations:
- Federal State Budgetary Scientific Institution A.A. Blagonravov Institute of Mechanical Engineering
- Issue: Vol 71, No 2 (2025)
- Pages: 155-175
- Section: КЛАССИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЛИНЕЙНОЙ АКУСТИКИ И ТЕОРИИ ВОЛН
- URL: https://bakhtiniada.ru/0320-7919/article/view/306609
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320791925020018
- EDN: https://elibrary.ru/iicalv
- ID: 306609
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Damping (dissipation, energy losses) is the most important parameter of all mechanical oscillatory systems along with elasticity and inertia. Its special role is due to the fact that it directly determines the maximum amplitudes of free and forced vibrations of systems and, accordingly, their dynamic strength and reliability, noise and ecology. Due to the poor study of the physical processes of damping, it is measured experimentally. This article presents one of the new effective methods for experimental determination of losses, characterized by simplicity, high accuracy and a wide range of applicability. The main attention is paid to the substantiation of the method, its properties and its veryfication in numerical and laboratory experiments. The method is recommended for measuring the losses of composite highly damped oscillatory systems, where known methods do not work or are too complex.
About the authors
I. A. Karpov
Federal State Budgetary Scientific Institution A.A. Blagonravov Institute of Mechanical Engineering
Email: karpov@imash.ac.ru
Moscow, Maly Kharitonyevsky per. 4, 101990 Russia
Y. I. Bobrovnitskii
Federal State Budgetary Scientific Institution A.A. Blagonravov Institute of Mechanical EngineeringMoscow, Maly Kharitonyevsky per. 4, 101990 Russia
References
- Вибрации в технике. Справочник в 6-ти томах / Под ред. Фролова К.В. 2-ое изд. М.:Машиностроение, 1995–1999. ISBN 5-217-02727-4
- Springer handbook of acoustics. Ed. by Rossing T.D. NY: Springer, 2007. 1182 p.
- Handbook of noise and vibration control. Ed. by Crocker M.J. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc., 2007.1570p.
- Бокс Дж., Дженкинс Г.Д.Анализ временных рядов. Прогноз и управление. В 2-х тт. Пер. с англ. под ред. Писаренко В.Ф. М.: Мир, 1974. 406 с., 198c.
- Поляк Б.Т., Хлебников М.В., Рапопорт Л.Б.Математическая теория автоматического управления. М.: ЛЕНАНД, 2019. 500 с.
- Льюнг Л.Идентификация систем. Теория для пользователя. Пер. с англ. Под ред. Цыпкина Я.З. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. 432 с.
- Бобровницкий Ю.И., Карпов И.А.Дискретная акустика:ARMA-моделирование временных процессов, теория // Акуст. журн. 2023. Т. 69. № 6. С. 665–684.
- Pi Y.L., Mickleborough N.C.Modal identification of vibrating structures using ARMA model // J. Engineering Mechanics. 1989. V. 115. N 10. P. 2232–2250.
- Gautier P.-E., Gontier C., Small M.Robustness of an ARMA identification method for modal analysis of mechanical systems in presence of noise // J. Sound Vibr. V. 1995.179. №2.P. 227–242.
- Карпов И.А.Параметрическое моделирование виброакустических дискретно-временных случайных процессов и применение для идентификации колебательных систем // Ученые записки физического факультета Моск. ун-та.2020. № 1. 2011701.
- Karpov I.A., Grebennikov A.S., Kim A.A.Application of autoregressive moving average modelling of random processes to identify the loss factor of linear oscillatory systems // Acoust. Phys. 2021.V. 67. № 6.P. 694–699.
- Стретт Дж.В.(Лорд Рэлей).Теория звука. В двух тт. Изд. второе под ред. Рытова С.М. М.: ГИТТЛ, 1955. 504 с., 476 с.
- Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука. Глав. ред. физ.-мат. лит., 1973. 496 с.
- Беранек Л.Акустические измерения. М.: ИЛ, 1952. 430 с.
- Цвикер К., Костен К.Звукопоглощающие материалы. М.:ИЛ, 1952. 370с.
- ISO-10534-2. Acoustics-Determination of sound absorption coefficients and impedance in impedance tubes. Part 1: method using standing wave ratio. Part 2: transfer function method, 1998.
- ISO-534. Acoustics — Measurement of sound absorption in a reverberation room, 1985.
- Balint J., Berzborn M., Nolan M., Vorländer M.Measuring sound absorption: the hundred-year debate on the reverberation room method // Acoustics Today. 2023. V. 19. № 3. P. 13-21.
- Ewins D.J.Modal test: theory, practice and application. Second edition. Baldock, UK: Research Studies Press, Ltd., 2000. 574 p.
- He J., Fu Z.Modal analysis. Oxford, UK: Butterwort Heinemann, 2001. 296 p.
- Heylen W., Lammens S., Sas P.Modal analysis: theory and testing. Leuven, Belgia: Katholieke Universiteit Leuven, 1998. 170 p.
- Maia N.M.M., Silva J.M.M.Theoretical and experimental modal analysis. Baldock, UK: Research Studies Press, Ltd. 1997. 460 p.
- БобровницкийЮ.И.Гистерезисноедемпфированиеипричинность//Акуст.журн.2013. Т. 59. № 3. С. 291–295.
- Хорн Р., Джонсон Ч.Матричный анализ. Пер. с англ. Под ред. Икрамова Х.Д. М.: Мир, 1989.656с.
- Ibrahim S.R., Mikulcik E.C.The experimental determination of vibration parameters from time responses // The shock and Vibration Bulletin. 1976. V. 46. N 5. P. 187–196.
- Budwantord B., Jezequel L.Comparisen of time domain modal identification methods // Proc. of the 8thInt. modal analysis conf., Kissimmee, Fl., 1990. P. 540–546.
- Riche G.(Baron de Prony). Essaiexperimental et analytique: sur les lois de la delatabilite de fluides elastiques sur celles de la force expansive de la vapeur de l’eau et de la vapeur l’alcool, a differentes temperatures // J. de L’ecole Politechnique.1795.V. 1.N2.P. 24–76.
- Марпл-мл. С.Л.Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1990. 584 с.
- Бейкер Дж.,Грейвс-Моррис П. Аппроксимация Паде. Пер. с англ. под ред. Гонгара А.А. М.: Мир, 1986.
- Cadzow J.A. High performance spectral estimation — a new ARMA method // IEEE Trans. on acoustics, speech and signal processing.1980.V.ASSP–28.N5.P. 524–529.
- Бобровницкий Ю.И.,Коротков М.П. Развитие и экспериментальная проверка метода оценки энергетических характеристик колеблющейся упругойконструкции по ее входному импедансу // Акуст. журн. 2000. Т. 46. № 6. С. 748–755.
- Котельников В.А. О пропускной способности “эфира” и проволоки в электросвязи // Успехи физ. наук. 2006. Т. 176. № 7. С. 762–770 (перепечатка статьи 1933 г.).
- https://www.mathworks.com/help/ident/ref/arx.html
- https://www.mathworks.com/help/ident/ref/armax.html
Supplementary files
