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2013年 32卷 23期
刊出日期:2013-12-15
论文
 
       论文
1 基于冲击韧性的钢桥面铺装环氧沥青混凝土疲劳性能设计研究
>张顺先;张肖宁 徐伟 蔡旭 郝增恒 万成
DOI:
针对钢桥面铺装环氧沥青混凝土出现的疲劳开裂问题,分析现有设计理论和方法的不足之处。基于断裂力学和能量法原理基础上,提出以冲击韧性作为环氧沥青混凝土配合比设计的评价指标,通过试验验证了该指标的可行性;采用剩余劲度模量比来反映环氧沥青混凝土的疲劳性能,并建立起冲击韧性和剩余劲度模量比之间的关系。研究结果表明,冲击韧性和疲劳性能之间有良好的线性相关性,采用冲击韧性指标能够有效地评价环氧沥青混凝土的配合比设计和疲劳性能,该方法操作简单、快捷、准确,为环氧沥青混凝土的设计理论和方法提供一种新的思路。
2013 Vol. 32 (23): 1-5 [摘要] ( 383 ) HTML (0 KB)  PDF (1434 KB)  ( 299 )
6 关节柔性的漂浮基空间机器人基于奇异摄动法的轨迹跟踪非奇异模糊Terminal滑模控制及柔性振动抑制
>梁捷;;陈力
DOI:
如果在漂浮基空间机器人系统动力学建模和控制方法设计过程中忽略关节柔性的存在,其控制系统的精度和稳定性将受到极大影响。以考虑关节柔性、系统参数不确定的漂浮基空间机器人系统为研究对象,讨论了其动力学建模过程、运动轨迹跟踪控制方案设计及柔性振动振动抑制。结合拉格朗日第二类方法并结合系统动量、动量矩守恒关系,分析、建立了系统动力学方程。以此为基础,为了同时实现空间机器人运动轨迹的渐近跟踪和抑制由关节柔性引起的系统弹性振动,采用奇异摄动理论的双时间刻度分解,将系统分解为表示系统刚性运动部分的慢时标子系统和表示系统柔性运动部分的快时标子系统。针对慢时标子系统设计了非奇异模糊Terminal滑模控制方案。该控制方案采用非奇异Terminal滑模面,并基于模糊逻辑系统自适应调整控制律的切换项,不但克服了在设计中需要知道系统不确定性的上界的限制,又消除了滑模变结构控制器抖振的缺点。针对快时标子系统,采用速度差值反馈控制律来抑制关节柔性引起的系统弹性振动,保证系统的稳定性。仿真时以平面两刚性臂、两柔性关节的漂浮基空间机器人系统为例证明了所提出方法的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 6-12 [摘要] ( 478 ) HTML (0 KB)  PDF (1237 KB)  ( 364 )
13 基于2.5维有限元-边界元分析轨道随机不平顺影响下的铁路地基振动
>冯青松;雷晓燕
DOI:
建立了完善的2.5维有限元-边界元耦合模型分析移动谐荷载作用下钢轨、扣件、轨枕、道砟、路基和地基等各部分的振动响应;利用既有的车辆-轨道-路基-地基耦合系统垂向振动解析模型得到轨道谐波高低不平顺引起的垂向动态轮轨力;在此基础上,结合轨道随机不平顺功率谱密度,提出了列车运行引起的地基振动功率谱计算方法。对比分析了地基表面测点垂向振动加速度级的理论计算与现场实测结果,证明了本文模型的合理性。模型能有效地分析具有复杂横截面形状的轨道-路基-地基系统的振动响应以及多种轨道、地基减振隔振措施的影响,且具有较高的计算效率,适用于铁路线路设计阶段的方案比较研究。
2013 Vol. 32 (23): 13-19 [摘要] ( 391 ) HTML (0 KB)  PDF (1079 KB)  ( 209 )
20 高阶单步法的非线性误差传递效应分析
>栾强利;陈章位;文祥
DOI:
对拟动力试验方法中的高阶单步法进行了深入研究,分析了算法的误差传递效应。通过引入系统结构刚度变化系数,研究非线性系统下算法的稳定性及其阻尼特性,在此基础上分析了刚度变化系数及参数β对系统误差传递效应的影响,最后通过数值仿真实验对分析结果进行验证。高阶单步法对非线性系统具有良好的适应能力,能够有效控制系统结构刚度变化过程中累积误差,同时,适当调节β值可以进一步削弱非线性系统中的误差传递效应。
2013 Vol. 32 (23): 20-25 [摘要] ( 351 ) HTML (0 KB)  PDF (1932 KB)  ( 251 )
26 新型同步箝位控制压电马达
>贺良国;刘永斌;张祺;张连生 潘巧生
DOI:
提出一种新型谐振驱动同步箝位控制压电马达,该压电马达由一个谐振驱动振子和同步箝位开关构成,结合超声马达的谐振驱动与尺蠖马达的控制机理,使输出组件沿导轨产生直线运动。详细分析了该压电马达的运动机理,采用有限元仿真法确定结构尺寸,研制了样机并进行了性能测试与分析,实验结果表明该种压电马达具有良好的性能。
2013 Vol. 32 (23): 26-31 [摘要] ( 433 ) HTML (0 KB)  PDF (2282 KB)  ( 152 )
32 基于欧拉单元的水下气泡高效数值仿真算法研究
>苏怡然;唐文勇;郑绍文;李德聪
DOI:
基于Navier-Stokes方程的有限差分格式,对水下气泡脉动过程进行数值模拟,实现了一种能够精确处理复杂形状自由液面边界的数值算法。针对当前气泡脉动仿真算法计算效率低下的情况,提出能够提高计算效率的近场压力边界条件:将气泡远端流场近似为点源/汇流动,求出远端压力作为边界条件,从而实现小区域模型模拟无穷流域问题。通过近场边界压力合理性的判别机制,有效抑制了边界压力失真现象与数值震荡现象。将计算结果分别与理论公式和实验数据进行对比,证明了本文所述算法的可靠性与高效性。最后,对近壁气泡脉动和射流过程进行了数值模拟和定性分析。本方法可用于水下爆炸气泡脉动、螺旋桨空泡溃灭等过程的数值模拟和相应射流冲击载荷的预报。
2013 Vol. 32 (23): 32-37 [摘要] ( 388 ) HTML (0 KB)  PDF (1566 KB)  ( 352 )
38 隐式中点法对于非线性阻尼结构的稳定性
>潘天林 吴 斌
DOI:
用能量守恒的方法证明了隐式中点法对于非线性指数阻尼的结构动力方程为数值稳定。工程中常用的双线性本构模型作为这种指数模型的特殊情况,同样满足数值稳定性条件。为了验证证明过程的可靠性,对一个单自由度体系和两个多自由度结构进行动力非线性计算分析,对比不同时间增量步的计算结果。从而给出了针对这种非线性动力方程计算的稳定的数值积分方法,为动力计算数值稳定性提供理论基础。
2013 Vol. 32 (23): 38-42 [摘要] ( 380 ) HTML (0 KB)  PDF (1278 KB)  ( 242 )
43 基于同步压缩变换和局部替代数据的非平稳振动信号分解方法
>胡异丁;任伟新;杨栋;
DOI:
实际工程振动信号往往包含非平稳信息,时频分析是一种目前最为常用的非平稳信号分析方法。同步压缩变换把小波时间-尺度平面转化成了时间-频率平面,提高了时频分辨率。替代数据在时频上可对信号平稳性进行检验。采用同步压缩变换时频分析和替代数据检测信号平稳性。结合局部替代数据,在时频面上通过评价时频幅度谱的统计特性,对平稳和非平稳成分进行分解。保持原信号相位谱,将分解的成分用同步压缩反变换恢复出时域信号,提供了一种将非平稳信号分解成平稳和非平稳两部分成分的方法。数值算例验证了该方法的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 43-47 [摘要] ( 531 ) HTML (0 KB)  PDF (1701 KB)  ( 355 )
48 基于CPWP混合原子分解的滚动轴承故障诊断方法研究
>姜锐红;刘树林;刘颖慧;唐友福;
DOI:
目前常用的各种滚动轴承故障诊断信号处理方法缺乏自适应性,过完备原子分解则具有灵活的自适应能力。将余弦包(CP)及小波包(WP)的快速算法应用于匹配追踪算法设计了CPWP混合原子分解算法,对滚动轴承故障仿真信号进行CP、WP以及CPWP原子分解并比较三种分解结果,得出CPWP混合原子分解可以更加清晰全面地反映冲击调幅信号的特征,分辨率高于单一原子库分解。将上述三种方法分别应用于滚动轴承外圈故障实测信号分析,进一步验证了对信号不同特征敏感的异类原子库的结合可提高对信号的自适应识别能力,CPWP混合原子分解得到较CP、WP原子分解更多的冲击调制信息,能够有效提取滚动轴承的故障特征。
2013 Vol. 32 (23): 48-51 [摘要] ( 1006 ) HTML (0 KB)  PDF (1212 KB)  ( 294 )
52 超高层建筑风致响应共振分量的简化计算
>章李刚;楼文娟
DOI:
在超高层建筑前几阶自振频率所在的量值范围内,广义荷载谱随频率的分布并不具有典型的白噪声特性,基于白噪声假定的风致共振响应成分简化计算公式可能带来明显的计算误差。为此,本文提出了在对数坐标系下结构前几阶自振频率所在的窄带范围内广义荷载谱随频率的线性分布假定,并采用线性回归分析对直线的斜率进行拟合;进一步,在采用变步长辛普生积分确定结构的共振响应成分与直线斜率及结构阻尼比等参数的对应关系后,提出了共振响应分量新的简化计算公式.最后,以某一具有“靴型”外形的非规则超高层建筑为工程实例,验证了采用本文方法计算得到的结构风致共振响应成分相比于传统的白噪声假定结果具有更高的精确性和更广泛的适用性.
2013 Vol. 32 (23): 52-56 [摘要] ( 354 ) HTML (0 KB)  PDF (1329 KB)  ( 247 )
57 基于自适应猴群算法的传感器优化布置方法研究
>伊廷华;张旭东;李宏男
DOI:
针对猴群算法中爬过程和望过程的搜索方式较为机械,以及跳过程的方式较为单一的问题,提出了一种用于传感器优化布置的自适应猴群算法。采用双重编码的方式,克服了原猴群算法只能解决连续变量优化问题的缺陷;对爬过程和望过程进行了改进,使其能够自适应选择这两个搜索方式以提高算法的局部搜索能力和效率;提出了两种全新的跳过程,即反射跳和变异跳,来增强算法的全局搜索能力。文末以大连国贸大厦为例,进行了参数敏感性分析以及传感器优化布置方案的选择,结果表明自适应猴群算法的搜索效率较原猴群算法有了大幅提高,能较好地解决传感器优化布置问题。
2013 Vol. 32 (23): 57-63 [摘要] ( 306 ) HTML (0 KB)  PDF (1419 KB)  ( 301 )
64 串联隔震体系水平刚度的参数研究
>杜永峰;吴忠铁;范萍萍
DOI:
文章考虑串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,用弯剪模型进行分析,用直接积分法推导了在压剪作用下串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱及整体的水平刚度方程,提出了串联隔震体系刚度的简化方程,并与Kelly提出的公式进行了对比,主要分析了典型参数高度比κ和轴力影响因数σR对于构件自身及整体水平刚度的影响,结果表明随着典型参数的增大水平刚度降低,整体简化方程与整体精确方程的值在一定的范围内误差较小,满足工程实际要求。
2013 Vol. 32 (23): 64-68 [摘要] ( 356 ) HTML (0 KB)  PDF (1971 KB)  ( 277 )
69 全船结构静动态优化设计
>周素素 夏利娟
DOI:
在采用归一化灵敏度分析方法对全船结构众多设计变量进行必要取舍的基础上,建立全船结构优化模型。通过优化板材厚度和骨材型号等离散变量,使结构在满足相应的频率、强度、变形约束和几何限制等条件下,达到全船结构重量最小化的优化目标。以某自航绞吸挖泥船为研究对象,建立优化模型,采用iSIGHT中集成的自适应模拟退火算法进行静力学、动力学特性的计算分析和优化设计。优化结果表明:优化后的全船结构在满足强度和刚度要求下,不仅具有更轻的结构质量,而且具有更高的固有频率储备,更低的振动水平,较好的实现了全船结构的优化设计。
2013 Vol. 32 (23): 69-74 [摘要] ( 368 ) HTML (0 KB)  PDF (1173 KB)  ( 594 )
75 基于非负最小二乘反卷积波束形成的发动机噪声源识别
>褚志刚;杨洋
DOI:
为提高波束形成方法识别发动机噪声源的位置精度,开发了FFT-NNLS反卷积波束形成声源识别软件。对已知单声源、不相干双声源、相干双声源等多种模拟声源的识别结果表明:该方法能够有效消除旁瓣,显著提高空间分辨率,随迭代次数的增加更快收敛,更准确地识别声源。某发动机全负荷额定转速工况下的噪声源识别试验结果表明:气缸盖罩、缸体、排气旁通阀、发电机是其主要噪声源。为改善其声学性能指明了方向,验证了FFT-NNLS反卷积波束形成在发动机噪声源识别中的有效性和所开发软件的正确性。
2013 Vol. 32 (23): 75-81 [摘要] ( 407 ) HTML (0 KB)  PDF (2191 KB)  ( 886 )
82 基于有监督增量式局部线性嵌入的故障辨识
>李锋;田大庆;王家序;杨荣松
DOI:
提出一种基于有监督增量式局部线性嵌入的故障辨识方法。首先构造全面表征不同故障特性的时频域特征集,再利用有监督增量式局部线性嵌入将高维时频域特征集自动化简为区分度更好的低维特征矢量,并输入Morlet小波支持向量机中进行故障模式辨识。有监督增量式局部线性嵌入结合流形局部几何结构和类标签来设计重构权值矩阵,并采用局部线性投影计算新增样本的嵌入映射,提高了故障辨识精度,实现了新样本的快速增量处理。深沟球轴承故障诊断和空间轴承寿命状态辨识实例验证了该方法的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 82-88 [摘要] ( 354 ) HTML (0 KB)  PDF (867 KB)  ( 181 )
89 基于空间傅里叶变换的柱面结构声学灵敏度分析
>陈 剑;陈立涛;张炳荣
DOI:
声学灵敏度可以用于预测空间声学量随设计变量的变化情况,为低噪声设计提供优化方向和量化依据,对其进行研究具有重要意义。在空间傅里叶变换的基础上,提出了一种用于柱状声源外部声场的声灵敏度计算方法,在已知振速及其对设计变量导数基础上,给出了可用于计算空间任意点的声学量关于声源的结构参数、材料特性等设计变量的灵敏度分析公式。而且空间傅里叶变换的引入,使得文中算法具有计算速度快,稳定性好的优势。数值仿真的结果证明了该方法的正确性和有效性。
2013 Vol. 32 (23): 89-93 [摘要] ( 329 ) HTML (0 KB)  PDF (1435 KB)  ( 239 )
94 调频型颗粒阻尼器与高架连续梁桥减震控制研究
>许维炳 闫维明 王 瑾 陈彦江
DOI:
为了将颗粒阻尼技术引入到桥梁减震控制领域,提出了一种适合桥梁结构使用的调频型颗粒阻尼器及其设计方法,并以某高架连续梁桥为原型,设计制作了1:10缩尺模型,利用振动台台阵系统对未设置和设置调频型颗粒阻尼器的模型桥进行了振动台试验研究。研究结果表明:调频型颗粒阻尼器的初步设计方法可以为颗粒阻尼技术在桥梁减震领域的应用提供一定的理论指导;调频型颗粒阻尼器在高架连续梁桥减震领域应用效果良好,激励强度是影响阻尼器减震控制效果的主要因素之一;与调谐型阻尼器相比,调频型颗粒阻尼器的减震频带更宽。
2013 Vol. 32 (23): 94-99 [摘要] ( 351 ) HTML (0 KB)  PDF (2101 KB)  ( 301 )
100 滑动轴承-转子系统油膜失稳参数影响分析
>马 辉;李 辉;牛和强;闻邦椿
DOI:
该文以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量模型,含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型。在给定转速下考虑两种不同载荷工况(工况1,2分别表示两圆盘偏心同向和反向),分析了转子的偏心距、轴承间隙、润滑油黏度、轴承长径比对系统振幅的影响。研究结果表明:工况1出现第1阶油膜失稳,工况2同时出现第1阶和第2阶油膜失稳;各参数在低转速(3200 r/min)时工况1和2系统振幅变化规律基本一致;在较高转速(5000 r/min和10000 r/min)时,系统振幅在工况2的情况下较工况1大;在高转速(13000 r/min)时,两种工况下系统振幅都存在较多突变点。
2013 Vol. 32 (23): 100-104 [摘要] ( 433 ) HTML (0 KB)  PDF (1931 KB)  ( 295 )
105 基于多重分形与奇异值分解的往复压缩机故障特征提取方法研究
>赵海洋;徐敏强 王金东
DOI:
针对往复压缩机故障信息干扰耦合,振动信号呈现复杂非线性、非平稳等特性,提出一种基于多重分形与奇异值分解的多传感器故障特征提取方法。广义分形维数能够更精细的刻画信号的局部尺度行为,通过对多传感器信号进行多重分形分析,构成广义分形维数初始特征矩阵,应用奇异值分解法进行数据压缩,提取矩阵特征值作为故障特征向量。以往复压缩机传动机构为研究对象,通过振动信号提取不同位置轴承间隙大故障的特征向量,利用支持向量机作为分类器,与单一传感器多重分形法和多传感器单重分形法进行对比分析,验证了该方法的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 105-109 [摘要] ( 361 ) HTML (0 KB)  PDF (1259 KB)  ( 713 )
110 基于短时能量的声发射源定位方法研究
>赵江海;杨慧;顾菊平;叶晓东
DOI:
通过分析语音信号端点检测的原理,提出将语音信号的短时能量端点检测方法应用于声发射信号到达时间的测定,并采用光纤F-P双探头传感器进行定位实验。首先,运用经验模态分解(EMD)对传感器接收到的声发射信号进行滤波预处理;其次,通过计算声发射信号的短时能量来确定声发射信号的到达时间;最后,根据各传感器检测到的声发射信号的到达时间差进行声发射源定位。实验结果显示,绝对定位精度达到4.9mm,相对精度达到4.67%,证明此方法可行,并达到精度要求。
2013 Vol. 32 (23): 110-114 [摘要] ( 330 ) HTML (0 KB)  PDF (1623 KB)  ( 180 )
115 磁悬浮轴承;鲁棒控制策略研究
>龙亚文;;谢振宇;;徐欣;
DOI:
研究了磁悬浮轴承柔性转子系统的振动控制。建立了五自由度磁悬浮轴承转子系统的数学模型,提出了根据转子在固有频率处的振幅选择加权函数的方法,采用混合灵敏度H控制策略设计鲁棒控制器,利用matlab软件对系统进行了仿真分析,并通过系高速旋转试验进行验证。结果表明,在H控制器控制下,系统能稳定悬浮,并平稳越过前二阶临界转速,具有较强的鲁棒稳定性和抑制转子振动的能力。
2013 Vol. 32 (23): 115-120 [摘要] ( 414 ) HTML (0 KB)  PDF (1039 KB)  ( 285 )
121 钨球高速侵彻中厚钢板成坑特性
>汪庆桃;张庆明;翟喆;刘学
DOI:
采用57.5/14.5mm二级轻气炮对直径为7mm的钨球以1.900~2.350km/s的速度正侵彻20mm的A3钢板进行了试验研究,得到了不同速度下钨球对钢板的侵彻深度及侵彻孔形貌。采用AUTODYN-2D软件对钨球高速侵彻钢板过程进行了数值模拟研究,得到了侵彻过程中不同时刻弹靶形貌、应力分布等,并对侵彻孔形貌、侵彻孔孔径及侵彻深度进行了预测,其结果与试验结果吻合较好。在此基础上采用数值模拟方法研究了Φ5~Φ9mm钨球对不同厚度钢板的成坑特性。
2013 Vol. 32 (23): 121-125 [摘要] ( 369 ) HTML (0 KB)  PDF (1567 KB)  ( 247 )
126 橡胶双层减振与隔振系统冲击响应研究
>张志;张兆会;董森;王泽锋;武力;张凯胜;曹剑中
DOI:
在航天领域中,力学环境较为恶劣。针对这种极端的力学环境,研究了一种双层减振与隔振系统,并分析了其在8000g的加速度冲击下的冲击响应谱。为了使系统具有较好的抗冲击能力,采用了一种橡胶减振器,并分析了影响橡胶减振器抗冲击能力的几个因素。实验表明,在8000g的加速度冲击下,双层减振结构的抗冲击能力优于单层减振结构,同时,橡胶减振器的安装跨度对系统的抗冲击能力也有很大的影响。这对航天产品的抗冲击分析及合理的结构设计具有重要的意义。
2013 Vol. 32 (23): 126-129 [摘要] ( 358 ) HTML (0 KB)  PDF (1271 KB)  ( 579 )
130 加油机溢流阀流体振动噪声分析与优化
>苏华山;杨国来;张立强;陈萍;李仁年
DOI:
为解决加油枪出油量小时,加油泵溢流阀内流体振动并产生噪声的问题.按照实际溢流阀的结构和参数,建立了溢流阀内部流场的三维模型, 应用计算流体动力学计算软件Fluent并结合动网格技术模拟加油泵溢流阀的动态特性,分析得出由于泵流量脉动引发溢流阀阀芯来回震荡是加油泵系统振动并产生噪声的主要原因.为提高阀性能对阀芯与阀体的配合间隙进行优化,分析了环缝尺寸 对溢流阀的动态特性的影响.结果表明,配合间隙尺寸 时溢流阀运动更加平缓,流量脉动降低.实验研究也表明 取值为0.09-0.1mm时溢流阀的噪声可由85dB(A)降至70dB(A).通过仿真与实验结果对比,进一步肯定了该方法的可行性,其结论和方法对后续研究工作具有一定的参考意义。
2013 Vol. 32 (23): 130-134 [摘要] ( 390 ) HTML (0 KB)  PDF (1264 KB)  ( 176 )
135 基于各向异性分形几何理论的摩擦非线性数学模型
>田红亮;赵春华;方子帆;朱大林;秦红玲;刘芙蓉;钟先友
DOI:
基于各向异性分形几何理论,推导接触面法向总载荷、最大静摩擦力、静摩擦系数的严格解析解。根据中间自变量接触率,建立接触面静摩擦非线性的数学模型。数值模拟的计算结果表明:静摩擦系数随着法向总载荷或材料性能参数的增加而微向上凸弧式增加,但随着分形粗糙度的减小而微向上凸弧式增大;当分形维数较小时,静摩擦系数随着分形维数的增大而增大;但当分形维数较大时,静摩擦系数随着分形维数的增大而变小;在绝对刻度坐标系统下,法向总载荷和最大静摩擦力近似表现出线性正比例的关系。
2013 Vol. 32 (23): 135-144 [摘要] ( 385 ) HTML (0 KB)  PDF (2774 KB)  ( 256 )
145 汽车悬架整车动力学模型的参数辨识
>张慧杰;郭志平;司景萍;郝慧荣
DOI:
根据汽车悬架动力学特性的理论知识,建立了七自由度汽车悬架整车动力学方程。推导了悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换,利用执行器作为激励,采用时域辨识方法对参数进行辨识。根据最小二乘估计递推算法,建立了从执行器到传感器的汽车悬架整车动力学模型,实现了悬架模型在线参数辨识,为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了基础。
2013 Vol. 32 (23): 145-150 [摘要] ( 567 ) HTML (0 KB)  PDF (1687 KB)  ( 347 )
151 钢筋混凝土箱型墩延性抗震性能研究
>夏樟华;宗周红
DOI:
为了研究钢筋混凝土箱型墩延性抗震性能,以14个箱型墩的双向拟静力试验和双向荷载作用的箱型截面弯矩曲率分析为基础,讨论了双向荷载作用的箱型墩等效塑性铰长度计算公式和极限位移计算方法。结果表明:高宽比越大的钢筋混凝土箱型墩塑性破坏区范围越大,极限曲率显著降低。计算屈服位移和极限位移与实测值接近,极限位移的计算方法可用于箱型墩的延性抗震性能分析。
2013 Vol. 32 (23): 151-158 [摘要] ( 373 ) HTML (0 KB)  PDF (2205 KB)  ( 169 )
159 滑动轴承-转子系统不平衡-不对中-碰摩耦合故障动力学建模及响应信号分解
>肖汉;周建中;肖剑;夏鑫;张炜博;付文龙
DOI:
建立了非线性油膜力影响下不平衡-不对中-碰摩耦合故障的滑动轴承-转子系统动力学模型。模型中充分考虑了滑动轴承-转子系统中非线性油膜力的影响,并在此基础上建立了不平衡、不对中和碰摩故障耦合作用下的系统动力学模型,利用有限元分析方法获得系统振动响应。同时,在转子试验台上模拟耦合故障,获取实测信号与模型仿真响应进行对比分析。针对耦合故障振动响应中频率混叠的问题,提出了一种微分耦合经验模态分解对系统响应进行分解,为各耦合故障征兆的获取提供基础。仿真与实验结果证明了耦合故障模型的准确性以及微分耦合经验模态分解的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 159-165 [摘要] ( 417 ) HTML (0 KB)  PDF (2894 KB)  ( 241 )
166 环境激励下结构损伤识别广义柔度扰动法
>周卫东 杨秋伟 赵卫
DOI:
提出一种环境激励下检测结构损伤的广义柔度扰动方法,所提方法只需要利用结构振动的少数低阶模态参数,并通过引入振型归一化系数来解决环境激励下不能获得归一化振型的问题。通过对广义柔度扰动方程作适当的变形,并利用矩阵的拉直和广义逆技术,最终可把各单元的损伤参数和振型归一化系数一并予以求解。所提方法不仅能够识别出结构的损伤状况,还能获得振型归一化系数,且理论简单,易于计算机编程实现。算例结果表明:仅采用环境激励下的第一阶模态数据,本文方法能够较好地识别出算例结构的损伤状况,且能得到比较精确的振型归一化系数,具有良好的工程应用前景。
2013 Vol. 32 (23): 166-169 [摘要] ( 333 ) HTML (0 KB)  PDF (878 KB)  ( 204 )
170 基于虚拟激励法的框架-摇摆刚架结构体系的动力可靠度研究
>李慧;刘迪;杜永峰;李春锋
DOI:
针对框架结构的受力特点,采用增设摇摆刚架的抗震设计方法。以某6层框架结构作为研究对象,建立结构体系的计算模型,并将状态空间与虚拟激励法相结合,求解结构的平稳随机响应;以所得随机响应计算框架-摇摆刚架体系的动力可靠度,探讨了多遇地震作用下不同刚度比的摇摆刚架对结构体系动力可靠度的影响。结果表明:通过增设不同刚度比的摇摆钢框架,可以有效降低结构体系各层及整体结构的条件失效概率,为工程设计和研究提供一些参考。
2013 Vol. 32 (23): 170-174 [摘要] ( 333 ) HTML (0 KB)  PDF (874 KB)  ( 173 )
175 沟槽型表面织构对界面摩擦振动噪声特性的影响
>王正国;莫继良;王安宇;陈光雄;朱旻昊
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用电火花加工方法在列车制动盘蠕墨铸铁材料表面加工出具有不同沟槽宽度和间距的平行间隔分布的沟槽型表面织构,在自行研制的新型摩擦噪声试验装置上,采用球-平面接触方式,对沟槽型织构表面和光滑表面进行摩擦噪声对比试验,研究沟槽型织构对摩擦噪声的影响及其作用机理。试验结果表明,本试验条件下的摩擦噪声产生主要归因于界面摩擦力的高频成分,而磨损表面的犁沟、磨屑和剥落等不平顺是导致这些高频成分的主要界面因素。尺寸分布合理的沟槽能持续有效打断摩擦界面连续的接触,抑制界面摩擦力高频成分的产生,扰乱摩擦系统的自激振动,并最终降低摩擦噪声。

2013 Vol. 32 (23): 175-179 [摘要] ( 347 ) HTML (0 KB)  PDF (2176 KB)  ( 299 )
180 高速铁路大跨钢桁梁斜拉桥梁端锚固结构疲劳性能研究
>卫星;强士中
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南京至安庆高速铁路线上主跨580m的安庆长江大桥的梁端锚固结构采用一种新的双拉板栓焊式锚箱结构。论文对铁路钢桁梁斜拉桥几种典型梁端锚固结构的结构特点及传力机理进行比较分析。为评估高速行车条件下双拉板栓焊式梁端锚固结构的抗疲劳性能,对其进行疲劳试验研究。选取斜拉索活载索力幅值最大的梁端锚固结构为研究对象,利用ANSYS建立锚固结构有限元模型,分析得到主要焊缝应力分布。根据列车的运营情况,考虑4线列车通过桥梁时的相遇概论,运用Miner疲劳损伤累积原则,得到梁端锚固结构的疲劳内力幅。采用1:2缩尺模型,完成梁端锚固结构模型疲劳试验。疲劳试验结果表明,安庆长江大桥所采用的双拉板栓焊式锚箱结构在其设计寿命期内不会发生疲劳开裂,疲劳性能满足设计要求。
2013 Vol. 32 (23): 180-185 [摘要] ( 379 ) HTML (0 KB)  PDF (2082 KB)  ( 203 )
186 离散小波变换快速卷积算法研究
>秦毅;王腾;毛永芳
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传统的离散小波变换(Discrete wavelet transform, DWT)卷积算法通常采用延拓方法来解决边界效应,处理速度会受到一定影响。为了进一步提高使用DWT的实时性,提出了一种新的离散卷积快速实现算法。该方法利用前后端卷积结果对边界小波系数进行校正,有效地解决了卷积运算中的边界效应问题,并减少了计算量。仿真试验和工程应用结果表明该算法能用于分析平稳信号和非平稳信号,具有很高的分解和重构精度以及很好的边界处理性能,并且计算速度比传统方法有较大提高,具有显著的工程应用价值。
2013 Vol. 32 (23): 186-190 [摘要] ( 467 ) HTML (0 KB)  PDF (1676 KB)  ( 261 )
191 离心-振动试验系统的准连续高阶终端滑模控制方法
>王跃钢 左朝阳; 文超斌 郭志斌
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针对离心-振动试验系统的振动跟踪控制存在参数不确定性和干扰的问题,提出了一种基于准连续高阶终端滑模的振动位移跟踪控制方法。首先介绍了高阶滑模控制基本原理,并建立了离心-振动复合试验系统数学模型,根据模型特点,设计了二阶终端滑模面,使得振动位移在有限时间内跟踪上指令信号。然后利用李雅普诺夫第二法推导出高阶滑模振动位移控制律,通过准连续高阶滑模控制消除抖振。仿真结果表明该方法能够有效降低系统抖振,并能够使得控制输入平滑连续,与传统滑模相比,振动跟踪能够更快收敛到给定值,并实现振动位移跟踪的精确定位,具有较高的控制精度和可靠性。
2013 Vol. 32 (23): 191-195 [摘要] ( 364 ) HTML (0 KB)  PDF (1031 KB)  ( 198 )
196 冲击荷载下高桥墩的弹塑性动力屈曲
>罗松南 李 礼
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考虑剪切变形和大位移,在双线性本构模型下, 建立高桥墩在冲击荷载作用下的非线性动力学基本方程式;通过位移形函数假设,采用伽辽金积分方法得到了时间变率的动力学控制方程;通过数值求解,得到冲击荷载作用下高桥墩的临界荷载、位移响应曲线以及各种荷载和几何参数对临界荷载的影响规律。比较了三角形冲击荷载和矩形冲击荷载作用下的荷载-位移幅值响应曲线;给出了矩形冲击荷载作用下,不同荷载峰值的位移响应曲线、临界荷载随高桥墩柔度的变化曲线、不同冲击持续时间对临界荷载的影响;分析了塑性变形对高桥墩稳定性的影响,给出了塑性区域的出现和扩大的过程。
2013 Vol. 32 (23): 196-200 [摘要] ( 380 ) HTML (0 KB)  PDF (1251 KB)  ( 283 )
201 基于B样条本征时间尺度分解和对角切片谱的轴承故障诊断
>钟先友;曾良才;赵春华 陈保家
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针对轴承振动信号的非线性、非平稳特征,提出了B样条改进的本征时间尺度分解方法 (B-spline Intrinsic Time-scale Decomposition,BITD)、Teager能量算子和对角切片谱相结合的轴承故障诊断方法。首先采用BITD方法对轴承振动信号进行分解,将其分解为若干个合理旋转(Proper Rotation,简称PR)分量之和,然后用样本熵和相关系数筛选出最能表征故障信息的PR分量重构信号,对重构信号进行能量算子解调,最后求对角切片谱提取故障特征。仿真信号与轴承故障诊
断工程实例的分析验证了该方法的有效性。
2013 Vol. 32 (23): 201-207 [摘要] ( 369 ) HTML (0 KB)  PDF (2079 KB)  ( 417 )
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