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2012年 31卷 6期
刊出日期:2012-03-28
论文
 
       论文
1 铁路钢桥环氧沥青柔性保护层在特种活载作用下的力学响应
>钱振东&#;刘云;王江洋;戴胜勇;艾宗良;郑彬
DOI:
随着铁路钢桥跨径的增大,铁路采用柔性保护层的研究受到重视。本文从铁路钢桥桥面系的结构组成及荷载传递特点出发,建立了高速列车-轨道-环氧沥青柔性保护层-桥梁耦合体系有限元模型,通过典型铁路钢桥面系算例分析可见,保护层竖向位移、横向拉应力、纵向拉应力及钢板与保护层的层间剪应力峰值均出现在ZK特种活载中心作用在距横隔板距离为1/4跨处(定义两横隔板之间距离为一跨);最大竖向位移发生在荷载作用的中心区域;最大横向拉应力出现在轨枕两侧以及纵肋上方对应的区域;钢板和保护层层间最大纵向剪应力分布在荷载下方轨枕对应的保护层区域。此外,通过室内试验,验证了环氧沥青柔性防水保护体系的抗拉和抗剪切强度满足理论分析结果和规范的要求。本文研究的列车荷载作用下环氧沥青柔性防水保护层的力学响应及其分布规律,可为同类铁路钢桥桥面系保护层设计提供理论依据。
2012 Vol. 31 (6): 1-4,9 [摘要] ( 817 ) HTML (0 KB)  PDF (1387 KB)  ( 377 )
5 超高层建筑中应用风机发电的噪声模拟与评估
>卢春玲;;李秋胜;;黄生洪;赵松林;朱楚南
DOI:
世界首创的风机发电“高性能”可持续性建筑-“珠江城”商务写字楼由于风洞口和风机的存在,在气流经过时,将有可能产生较大的噪声。为防止噪声对附近办公室工作人员及居民有较大影响,损害本建筑物的声誉和使用性,有必要对“珠江城”商务写字楼产生的噪声大小及分布进行预测和评估。采用基于SST湍流模型的宽频带噪声源模型方法的数值模拟,得到了“珠江城”商务写字楼风洞口和风机的噪声大小分布,并对比了风洞口风机的存在对大楼噪声分布产生的影响。分析结果表明:一年重现期或者累年最大月平均的风速下,“珠江城”商务写字楼周围局部最大噪声值不会超过《中华人民共和国环境噪声污染防治法》规定的限值。
2012 Vol. 31 (6): 5-9 [摘要] ( 1103 ) HTML (0 KB)  PDF (2544 KB)  ( 253 )
10 结构化流道近壁区软性磨粒流流动仿真及实验研究
>计时鸣;唐波;谭大鹏;李军;翁晓星;晓风清
DOI:
为了揭示结构化流道近壁区软性磨粒流的压力场及速度场的分布规律,有效预测其软性磨粒流的材料去除特性,采用VOF多相流模型和RNG 湍流模型,通过对结构化流道的结构进行合理的网格划分和特殊边界条件设置,对结构化流道内部的软性磨粒流流动进行数值模拟。仿真结果表明:不同的软性磨粒流入口位置对工件加工会产生影响;结构化流道中软性磨粒流的压力场、速度场和软性磨粒流的去除率随着加工区域位置的不同而不同;加工区域入口区域的压力、速度值存在突变,为此在实际加工用引入了引流模块。流场数值模拟和实验研究结果趋势是一致的,数值模拟为深入研究软性磨粒流的基本规律提供一种理论工具
2012 Vol. 31 (6): 10-14,1 [摘要] ( 610 ) HTML (0 KB)  PDF (1603 KB)  ( 374 )
15 多途环境下的单通道水声信号盲源分离
>刘 佳;杨士莪;朴胜春
DOI:
提出了一种适用于多途环境下的单观测通道水声信号盲源分离方法。该方法首先利用自相关估计多途时延,使经各途径到达的多途信号同相叠加,信号能量得到增强,而噪声由于随机性能量不会增加,进而提高信噪比。然后采用间隔重采样的方法,虚拟多接收通道,解决单通道的欠定问题。仿真分析表明该方法可以有效解决多途环境下的舰船辐射噪声与环境噪声分离,而且在不同信噪比下有较稳定的分离性能。
2012 Vol. 31 (6): 15-18 [摘要] ( 735 ) HTML (0 KB)  PDF (1043 KB)  ( 584 )
19 基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制技术研究
>陈家焱;陈章位;周建川;贺惠农
DOI:
针对工程化的超高斯随机振动试验控制技术实现尚存在问题,在对其控制原理研究的基础上,提出基于泊松过程的超高斯随机振动控制策略。利用参考谱设计出符合控制要求的滤波器,通过泊松过程产生泊松点,使泊松点的信号取值服从正态分布,利用该信号与滤波器之间的卷积运算产生用于系统控制的驱动信号,从而实现对超高斯随机振动试验控制系统的功率谱和峭度同时控制,且二者相互独立。仿真与实验结果表明,基于泊松过程的超高斯随机振动试验控制算法,其控制输出响应谱与参考谱的误差满足振动试验工程上±3dB要求,控制峭度也达到很高的精度,完全满足工程要求。
2012 Vol. 31 (6): 19-22,4 [摘要] ( 1191 ) HTML (0 KB)  PDF (1261 KB)  ( 309 )
23 基于多重多级动力子结构的Lanczos算法
>张盛;方杰;张洪武;陈飙松
DOI:
提出利用多重多级子结构技术与Lanczos方法求解超大型复杂结构动力特性的子结构算法。该算法利用子结构周游树技术,分别对每个子结构进行Lanczos迭代,通过累加各个子结构的正交化系数组成全局三对角矩阵,最后求解得到整体结构的特征值。算法能够计算超大型结构特征值和特征向量,计算效率高;消耗计算机资源少,稳定性高。由于考虑了各子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法精度得到显著提高,并与不作凝聚的单一整体结构分析具有相同的计算精度,计算结果不受复杂子结构划分方式的限制。数值算例验证了所提出算法的正确与有效性。
2012 Vol. 31 (6): 23-26,4 [摘要] ( 939 ) HTML (0 KB)  PDF (1264 KB)  ( 970 )
27 磁流变弹性体主动式自调谐吸振器控制系统的研究
>康存军;龚兴龙;陈现敏;廖国江
DOI:
为了实现对一种基于磁流变弹性体的主动式自调谐吸振器的减振控制,提出了变步长寻优与反馈控制相结合的控制算法,设计了以TMS320F2812DSP为核心的控制器。利用以上控制系统,在多模态实验平台上进行了吸振器的减振实验研究,结果表明该控制系统能够独立控制磁流变弹性体主动式自调谐吸振器的减振,寻优时间小于15s,并且减振效果良好
2012 Vol. 31 (6): 27-31 [摘要] ( 625 ) HTML (0 KB)  PDF (1676 KB)  ( 477 )
32 大型数控车床进给伺服系统的建模与分析
>刘丽兰;刘宏昭;吴子英;王建平
DOI:
针对某大型数控车床的横向进给伺服系统,建立了考虑摩擦和传动刚度的综合力学模型和数学模型。通过数值仿真分析了低速进给下静动摩擦力差值和传动刚度变化对工作台输出的影响,得出了工作台产生爬行运动的可能性条件。该型数控车床横向进给系统现场实验的结果验证了理论分析的合理性。所得结论为数控机床进给伺服系统的稳定性和加工精度的提高提供了研究基础。
2012 Vol. 31 (6): 32-36 [摘要] ( 1033 ) HTML (0 KB)  PDF (1390 KB)  ( 376 )
37 建筑结构的鲁棒分散控制方法研究
>蒋扬;周星德;王玉;刘谦敏;姜冬菊
DOI:
传统集中式控制方法需同时采用系统所有测量信号,进而计算出所有作动器的控制力并发出信号进行振动控制,其控制系统复杂且可靠性较差。近年来出现的基于系统局部信息反馈的分散控制策略,设计简单及可靠性高,已经成为目前研究的热点之一。目前分散控制策略的作动器控制力仅采用建筑物的相邻两层测量信号进行控制,虽然能够控制住结构的响应,但信息过少,控制效果不好。为了达到更好的控制效果,在鲁棒控制策略的基础上,通过设置特殊矩阵的方式,提出了一种基于建筑物相邻四层信号的鲁棒分散控制方法。从动力仿真的结果来看,本文方法的控制效果比仅依靠相邻二层信号的控制效果好得多。
2012 Vol. 31 (6): 37-41 [摘要] ( 1006 ) HTML (0 KB)  PDF (972 KB)  ( 299 )
42 芯材增强对夹层圆柱壳动力学性能影响的有限元分析
>朱 波;周 叮;刘伟庆
DOI:
将表层、增强材料与芯材分开,应用有限元分析软件ANSYS,采用8节点SOLID45实体单元,对增强型夹层圆柱壳建立物理模型,进行自由振动及瞬态动力学过程分析。考虑树脂材性、尺寸以及分布等参数的变化,分析了点阵增强和齿槽增强对夹层圆柱壳动力学性能的影响,将两种增强方式进行了对比。结果显示,树脂柱及树脂齿槽均可改变圆柱壳的振动特性,对降低瞬态荷载下的动力响应有积极作用。其中树脂材性的影响较小,而点阵和齿槽的尺寸与分布对圆柱壳动力学性能的影响较为明显,分析显示,点阵增强对于提高结构固有频率比齿槽增强更好一些,而齿槽增强对于降低端部受冲击荷载时的动力位移比点阵增强更好一些。
2012 Vol. 31 (6): 42-47 [摘要] ( 1079 ) HTML (0 KB)  PDF (1247 KB)  ( 345 )
48 基于复合优化方法立式数控加工中心的多目标优化设计
>彭艳华;管贻生;张宪民;姜横;龚循飞;陈忠;许冠;毛卫东
DOI:
为实现加工中心动静态性能不低于优化前性能,达到整机重量最轻的要求,本文提出了一种复合优化方法来研究多变量、多约束和多目标的数控加工中心优化设计。采用有限元分析和实验模态测试方法分析各大件动态性能,并验证了有限元模型的精确性。然后以该有限元模型为基础进行静态分析,得出各大件的最大变形及应力等。以柔度为目标,采用变密度法拓扑优化设计立柱结构的外形框架;以固有频率为目标,基于元结构的可适应性动态优化方法设计加工中心的筋板结构;以固有频率和质量为目标,基于响应面法的尺寸优化确定各结构的最优尺寸。最后将优化后的各大件进行整机装配,分析校核整机动静态性能。分析结果表明,优化后的整机在保证加工中心动静态性能的条件下,整机质量从12749kg减少到12127kg,减重达到4.9%,达到了整机的优化设计要求,说明该方法具有较高的精度和较强的工程实用性。
2012 Vol. 31 (6): 48-52,5 [摘要] ( 1252 ) HTML (0 KB)  PDF (1473 KB)  ( 336 )
53 凹版印刷机干燥箱流体动态分析及参数优化
>武吉梅;徐宗磊;陈允春;薛志成;刘琳琳
DOI:
凹版印刷机干燥箱的作用是在数秒时间内完成对印品的强迫干燥工作。干燥箱内热风动力学特性及干燥箱结构参数对干燥效果有直接影响,而干燥均匀性是表征热风动力学特性的主要指标。因此,论文对传统干燥箱热风流动进行建模,采用计算流体力学的理论与方法对热风温度均匀性进行分析。计算结果显示传统干燥箱的干燥均匀性较差。论文还对干燥箱进行了优化设计。通过对改进后的干燥箱热风流动进行建模、计算和仿真分析,并与传统干燥箱的计算结果对比,得到了改进后的干燥箱热风温度均匀性较传统干燥箱有较好改善的结论。
2012 Vol. 31 (6): 53-57 [摘要] ( 1013 ) HTML (0 KB)  PDF (1683 KB)  ( 684 )
58 二元翼段间隙非线性颤振的模糊控制
>张军红;韩景龙
DOI:
根据模糊控制不依赖于被控对象的精确模型,对参数变化不敏感,具有很强鲁棒性的特点,提出一种模糊逻辑控制器,对包含间隙的二元机翼极限环振荡进行控制,并对其响应机理进行探讨和研究。数值仿真结果表明,模糊控制器能够有效抑制非线性极限环振动,使系统迅速达到稳定,提高系统颤振速度。
2012 Vol. 31 (6): 58-61,8 [摘要] ( 744 ) HTML (0 KB)  PDF (2622 KB)  ( 256 )
62 螺旋传动式驱动器的爬行运动分析
>张俊波;;张学军;;张雨东;
DOI:

依据应用于能动光学系统中的螺旋传动式驱动器,建立了螺旋传动系统中螺纹副的物理模型;由螺纹副之间的摩擦类型,推导出其运动的动力学表达式,详细分析了螺纹副的爬行运动,以及爬行运动发生的判据函数,同时分析了螺纹副各个参数对爬行运动发生的影响。通过对实际螺旋传动系统中的螺纹副进行建模,利用所推导的动力学表达式对其进行分析和优化,同时运用Simulink软件对同一系统进行建模和分析,二者得出相一致的结果。

2012 Vol. 31 (6): 62-67,9 [摘要] ( 529 ) HTML (0 KB)  PDF (2252 KB)  ( 206 )
68 波纹钢腹板组合箱梁应力相关阻尼特性研究
>李波;刘保东;李鹏飞;王元丰
DOI:
基于应力相关材料阻尼理论,选择波纹钢腹板组合箱梁这一新型钢、混组合桥梁结构,通过波纹钢板和钢筋混凝土的单位体积损耗因子,由能量法推导求得波纹钢腹板组合箱梁的损耗因子公式。结合有限元计算的各个单元的应力得到损耗因子,根据一个振动周期能量耗散相等原理,求得等效阻尼比,并将其与实测结果进行比较。分析结果表明:波纹钢腹板组合箱梁桥材料阻尼值不是一个固定值,它是随着应力水平的提高而增大。在自由振动和车辆荷载激励状态下,波纹钢腹板组合箱梁的等效阻尼比建议取为0.3%。提出的损耗因子公式和等效阻尼比的计算可为波纹钢腹板组合箱梁桥动力分析中阻尼的取值提供参考。
2012 Vol. 31 (6): 68-71 [摘要] ( 1112 ) HTML (0 KB)  PDF (789 KB)  ( 280 )
72 地震作用下曲线梁桥非均匀碰撞效应研究
>亓兴军;申永刚
DOI:
曲线梁桥在地震作用下产生的不规则平面旋转位移使得应用碰撞单元法计算曲线梁体碰撞效应存在一定的局限性,为了探讨曲线梁桥地震碰撞效应的非均匀分布规律,提出了采用显式动力接触算法计算曲线梁桥地震碰撞效应的数值模拟方法,并分析曲线连续梁桥碰撞效应引起的主梁、挡块和桥墩的冲击地震反应特点。结果表明,主梁与桥台胸墙的碰撞作用限制了主梁的切向位移,使得固定墩墩底弯矩小于不考虑碰撞时的墩底弯矩。碰撞后梁端截面顶板正应力和曲线内外侧挡块径向应力的分布严重不均匀,梁端截面悬臂翼缘的正应力明显小于腹板间顶板的正应力,曲线外侧挡块的径向应力显著大于内侧挡块的径向应力。地震碰撞作用使得主梁的最大拉应力和压应力通常会发生在梁体曲线的内外侧。这为合理解释曲线连续梁桥在强震下的碰撞破坏震害现象提供了理论指导。
2012 Vol. 31 (6): 72-76 [摘要] ( 568 ) HTML (0 KB)  PDF (1454 KB)  ( 411 )
77 多分辨率社团结构挖掘在故障定位中的应用
>禹 航;肖明清;胡雷刚;方甲永
DOI:
由于战场环境下对武器系统自我修复与重构功能的需求,以及分布式系统结构的特殊性,使得分布式武器装备具有众多的功能节点以及复杂的交联关系,对其进行快速故障定位已成为武器系统维修保障的重要研究内容。文中运用复杂网络理论对分布式系统建模,结合复杂网络社团性这一特点,提出了多分辨率模型映射的新观点,并以自律分散自动测试系统作为分析载体,运用多分辨率社团挖掘的方法,进行多分辨率故障回溯推理,为实现新型分布式武器系统的故障定位提供了新思路。
2012 Vol. 31 (6): 77-82 [摘要] ( 554 ) HTML (0 KB)  PDF (1386 KB)  ( 440 )
83 非连续粗糙多界面接触变形和能量损耗特性研究
>肖会芳;邵毅敏;周晓君
DOI:
非连续多层叠加结构的粗糙界面接触形变与能量损耗特性一项研究较少的难题。本文在单一界面能量损耗特性研究的基础上,通过建立“多层粗糙金属板--刚性平面”的多界面模型,采用有限元方法,对加载与卸载过程中,具有不同界面形貌、不同塑性变形行为和界面摩擦的多层叠加模型粗糙多界面的接触力和变形进行计算,研究了多层叠加结构粗糙界面上的接触力-变形关系,以及由塑性变形与界面摩擦引起的能量损耗特性,构造了描述粗糙多界面上接触力-变形关系表达式,计算了多层粗糙界面的能量传递损耗率,分析了多层叠加结构的非连续粗糙多界面接触变形机理和能量损耗特性。
2012 Vol. 31 (6): 83-89 [摘要] ( 1119 ) HTML (0 KB)  PDF (2362 KB)  ( 857 )
90 考虑温度梯度的模态应变能法海洋平台损伤检测研究
>刘克飞;石湘;周雷;王凤云
DOI:
针对导管架式海洋平台,研究了海水温度梯度对结构整体损伤检测方法之一的模态应变能法的影响。以一个导管架平台为模型,考虑温度对钢材弹性模量的影响,建立了该平台在模拟的海水温度梯度下的有限元模型。通过使用模态应变能法对该模型进行损伤检测,总结了温度梯度对基于模态应变能法的海洋平台损伤检测的影响规律。结果表明温度梯度会使该方法损伤定位能力变弱,对结构冗余度越大的构件影响越大;同时会使损伤程度识别精度降低,构件结构冗余度越大、损伤程度越小,影响越大。
2012 Vol. 31 (6): 90-95 [摘要] ( 606 ) HTML (0 KB)  PDF (2081 KB)  ( 285 )
96 有限观测绝对加速度响应下剪切框架在未知地震作用下损伤诊断
>雷鹰;倪萍禾;刘朝
DOI:
针对框架结构的绝对加速度响应部分观测、地震作用未观测的情况,提出一种多层剪切框架结构诊断的方法。该方法先依次采用扩展卡尔曼估计和递推最小二乘对一层以上结构的扩展状态向量和未知作用力进行递推;然后利用结构频率特征方程,对第一层的结构参数进行估计;最后基于数值求解一阶微分方程,识别未观测的地震荷载。算例表明, 该方法能够很好识别出结构参数和地震输入,通过跟踪结构刚度参数的退化,对未知地震作用下结构损伤进行诊断。
2012 Vol. 31 (6): 96-99 [摘要] ( 913 ) HTML (0 KB)  PDF (1071 KB)  ( 427 )
100 冲击载荷作用下金属圆柱壳能量吸收研究
>戴向胜;马建敏
DOI:
对Singace叠缩模型进行了修正,选用Johnson-Cook本构方程,研究冲击载荷的应变强化效应、应变率强化效应和温度效应下圆柱壳的吸能情况,利用分步叠缩的方法计算得到金属圆柱壳在冲击载荷作用下所吸收的能量值、温度的增加值和瞬时载荷-位移曲线,分析了圆柱壳的半径和厚度以及叠缩速度和能量吸收之间的关系
2012 Vol. 31 (6): 100-103, [摘要] ( 565 ) HTML (0 KB)  PDF (1465 KB)  ( 724 )
104 下部减震层间隔震结构振动台试验研究
>金建敏;谭平;周福霖;张颖;陈建秋;马玉宏
DOI:
层间隔震体系是基础隔震体系的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,以往的研究仅限于探讨隔震层参数对地震响应及减震效果的影响,本文首次进行了下部结构附加黏滞阻尼器的层间隔震结构振动台试验研究。设计了1个四层的钢框架模型,首先进行了基础固接及1层顶隔震的振动台试验研究,其次,在1层顶隔震的基础上,在下部结构附加了黏滞阻尼器进行下部减震层间隔震结构的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明,下部减震是在层间隔震基础上进一步提高隔震减震效果,降低结构地震响应行之有效的策略。本文还建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。
2012 Vol. 31 (6): 104-108 [摘要] ( 769 ) HTML (0 KB)  PDF (2335 KB)  ( 690 )
109 基于MEEMD的内燃机机体活塞敲击激励与燃烧爆发激励分离研究
>郑旭;郝志勇;卢兆刚;杨骥
DOI:
提出了一种改进的集总平均经验模态分解(MEEMD)方法,并阐述了其实现过程。通过仿真实验,验证了MEEMD是一种更为优秀的自适应信号分解方法,不仅抑制了经验模态分解(EMD)的模态混叠问题,而且消除了集总平均经验模态分解(EEMD)中的,非标准IMF分量、模态分裂和白噪声残余等问题。将MEEMD应用到内燃机振声信号处理中,以某柴油机为研究对象,对其机体上的振动信号进行MEEMD分解,分离其中的活塞敲击引起的机械激励成分与燃烧爆发激励成份,诊断主要振动源。
2012 Vol. 31 (6): 109-113 [摘要] ( 748 ) HTML (0 KB)  PDF (2442 KB)  ( 705 )
114 高压输电塔-线体系振动台模型非等比例问题研究
>田利;李宏男;黄连壮
DOI:
高压输电塔-线体系模型进行振动台试验时,由于模型跨度大以及实验室尺寸等条件限制,输电塔-线体系中塔与线的比例因子很难保持相同,此时需要将导(地)线的比例进行修正。从数值分析的角度出发,以辽宁盖州500kV输电线路的一段输电塔-线体系为例,输电塔的比例保持不变,导(地)线的修正系数分别取为1.0、0.5和0.4的情况下进行纵向和侧向下的一致和多点地震响应时程分析。研究结果表明,导(地)线的比例进行修正后,输电塔-线体系的地震响应与原模型保持一致,因此这种修正模型的振动台试验的精度满足工程要求。
2012 Vol. 31 (6): 114-118, [摘要] ( 1106 ) HTML (0 KB)  PDF (1582 KB)  ( 298 )
119 三维地震动作用下曲线连续梁桥减震控制研究
>亓兴军;申永刚
DOI:
为了减少双支承曲线梁桥的地震破坏效应,提出了利用液体粘滞阻尼器进行曲线梁桥减震控制的方法,建立曲线连续梁桥的空间有限元模型和动力仿真模型,在桥梁墩台活动支座部位设置切向和径向液体粘滞减震装置,输入三维地震动计算分析了桥梁主动控制、半主动控制和被动控制三种减震方法的减震效果。结果表明,曲线梁桥的地震反应表现出显著的纵桥向与横桥向的耦合特性,在减震控制计算时必须同时输入三维地震动并设置纵横向减震装置。粘滞阻尼器能够控制曲线梁桥内外墩的内力趋于接近,三种减震控制方法均能有效地减小曲线梁桥的梁端位移和固定墩墩底内力,且三种方法的减震效果和地震反应时程的差别均相对较小,主动控制和半主动控制没有表现出明显的优越性,建议在实际曲线梁桥的抗震减震设计中应用粘滞阻尼器被动控制。
2012 Vol. 31 (6): 119-125 [摘要] ( 1147 ) HTML (0 KB)  PDF (1263 KB)  ( 291 )
126 考虑涡旋效应的圆柱形TLD多维减震效果研究
>何浩祥;闫维明;陈彦江
DOI:
调谐液体阻尼器可以控制地震作用下的结构动力响应。研究了利用圆柱形调液阻尼器来控制结构在地震作用下的扭转耦联振动。采用薄膜法建立了包含脉冲动压力和对流动压力的调谐液体阻尼器液动压力模型。基于准均匀涡旋理论获得了考虑调谐液体的抗扭力模型。建立了考虑偏心扭转效应的结构控制运动方程。以一装有调谐液体阻尼器的偏心结构为算例,对结构在地震作用下的扭转耦联减震效果进行研究,并分析了调谐液体的脉冲动压力、对流动压力和涡旋抗扭力在减震中的作用。结果表明:合理布置的调液阻尼器能有效控制结构的平-扭耦联振动,不能忽略液体涡旋产生的扭转力。
2012 Vol. 31 (6): 126-130 [摘要] ( 650 ) HTML (0 KB)  PDF (1482 KB)  ( 249 )
131 基于改进EMD与有限元的测力轮对组桥方案比较
>陈双喜;林建辉;陈建政
DOI:
基于有限元方法和改进的经验模态分解方法,研究测力轮对两种组桥方案信号输出的特点。建立测力轮对三维有限元模型,施加边界条件和载荷,计算轮对辐板面弹性应变以及两种组桥方案的电桥输出。提出改进的EMD方法,以改进的极值域均值提高局部均值的求解精度,用边界波形匹配预测法来抑制端点效应,结合差分与累加求和法抑制出现的模态混叠现象。运用改进的EMD方法对两种组桥方案电桥输出进行经验模态分解,提取并分析了电桥信号的各个谐波分量。研究结果表明:GB5595-85电桥输出主要为幅值波动较大的低频分量;最佳组桥方案输出主要为幅值小的高频分量,能有效减小电桥的幅值波动,具有更高的测量精度。
2012 Vol. 31 (6): 131-135 [摘要] ( 570 ) HTML (0 KB)  PDF (1356 KB)  ( 239 )
136 一种基于样本熵的轴承故障诊断方法
>赵志宏;;杨绍普
DOI:
运用非线性动力学参数样本熵作为特征,对轴承正常、内圈故障、滚动体故障、外圈故障四种工况的振动信号进行分析识别。针对利用原始振动信号的样本熵只能在一个尺度域进行分析,无法准确区分轴承运行状况的问题,提出一种基于集成经验模式分解与样本熵的轴承故障诊断方法。首先利用集成经验模式分解方法将原始振动信号分解为有限个内蕴模式分量,从中选取包含故障主要信息的前几个内蕴模式分量的样本熵作为特征,然后利用支持向量机进行轴承故障诊断,这样可以在多个尺度对轴承信号进行分析,提高了轴承故障诊断的准确率。通过轴承故障实测信号的诊断实验,证明了该方法的可行性和有效性。
2012 Vol. 31 (6): 136-140, [摘要] ( 1062 ) HTML (0 KB)  PDF (1338 KB)  ( 425 )
141 基于小波有限元法的连续梁移动荷载识别
>修建权;尤 琼;史治宇
DOI:
将待识别车载简化为移动荷载投影到小波空间;车载所作用的连续梁模型以小波尺度函数为插值函数,以小波有限元法为建模方法,并通过单元转换矩阵实现了小波空间向物理空间的变换;采用部分加速度信号作为测得动响应数据,据此积分求出速度与位移响应并用于识别移动荷载。识别方法则借助了动态规划法与正则化法,避免了时程分析中的振荡现象。仿真算例验证了小波有限元用于连续梁模型移动荷载识别的可行性,且单元数较少;识别过程中所用一阶Tikhonov正则化法具有平滑去噪能力。
2012 Vol. 31 (6): 141-144 [摘要] ( 585 ) HTML (0 KB)  PDF (990 KB)  ( 297 )
145 计及陀螺效应的翼吊式机翼-发动机系统结构动力学特性研究
>周健斌;章俊杰;孟光
DOI:
针对翼吊式发动机机翼系统的特点,运用Hamilton原理建立了计及发动机陀螺效应的Bernoulli-Euler悬臂梁振动方程;从陀螺力矩理论出发,分析了转子对结构的耦合作用机理,研究了不同转子转速和结构参数条件下,转子陀螺效应对悬臂梁结构固有特性的影响,从而为进一步研究计及转子陀螺效应的大型客机机翼发动机系统动力学特性及气动弹性特性奠定了一定的理论基础。
2012 Vol. 31 (6): 145-149 [摘要] ( 765 ) HTML (0 KB)  PDF (1533 KB)  ( 404 )
150 双稳系统处理微弱冲击信号的研究
>石鹏;冷永刚;范胜波;李晓龙;赖志慧;高毓玑
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双稳系统是研究随机共振的基础。在机械故障诊断中,应用双稳系统的随机共振可以提取淹没在强噪声中的故障信号。首先研究了脉冲信号通过双稳系统的响应,提出了设定迭代初值的脉冲信号检测方法。然后通过分析滚动轴承故障,验证了用双稳系统的随机共振处理含冲击故障信号的实用性。
2012 Vol. 31 (6): 150-154 [摘要] ( 906 ) HTML (0 KB)  PDF (2022 KB)  ( 895 )
155 基于Green函数的两种STSF算法的比较
>马佳男;杨德森;时胜国;胡博
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k-空间抽样格林函数法是目前基于Neumann边界条件空间声场变换技术格林函数的主要有限离散化算法。然而,该条件下的实空间积分格林函数法却很少应用在相关的课题研究中。所以对于该算法的重构特性以及这两种算法在空间声场变换中的优劣是人们一直普遍关注的问题。本文通过计算修正了该算法在Neumann边界条件下的计算参数,并通过数值仿真分析了实空间积分格林函数的相关特性,最后通过仿真计算给出了这两种方法在不同重构参数下的误差分析。这些分析结果可为进一步的工程实践提供参考。
2012 Vol. 31 (6): 155-159 [摘要] ( 540 ) HTML (0 KB)  PDF (1636 KB)  ( 263 )
160 考虑受压屈曲的圆钢管杆单元等效弹塑性滞回模型
>谢道清;沈 金;邓 华;张 瑞
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强震作用下网格结构杆件的破坏形式为受拉屈服和受压屈曲,而常用的理想弹塑性模型却不能考虑杆件受压屈曲的情况。使用LS-DYNA软件对不同长细比圆钢管杆单元的受压极限承载力、屈曲前后平衡路径以及卸载路径进行计算,并分析拉压往复作用下的滞回规律。通过统计这些杆单元的轴力、伸长量与长细比之间的关系,提出了一个能同时考虑受拉屈服和受压屈曲的圆钢管杆单元的等效弹塑性滞回模型。进一步将该等效弹塑性模型应用于一球面网壳结构的罕遇地震作用时程计算,发现杆件的破坏形式和结构薄弱区域与理想弹塑性模型的结果有明显区别,也反映了本文提出的等效弹塑性滞回模型的有效性。
2012 Vol. 31 (6): 160-165 [摘要] ( 570 ) HTML (0 KB)  PDF (2512 KB)  ( 530 )
166 卷积完全匹配层在二维声波吸收流体介质中的有限元计算
>李义丰;汪胜祥
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将基于复坐标变换和复频移扩展坐标变量的卷积完全匹配层Convolution Perfectly Machted Layer (CPML)引入到二维吸收流体介质声波方程的有限元(FEM)计算中,其作为一种吸收边界条件应用在了数值计算的边界截断上。与传统的PML相比,CPML的优势在于它不需要把场方程分裂开,使待求解方程的数目减少,并使其具有更好的稳定性和更高的吸收性能。文中给出了二维吸收声波的频域和时域CPML方程,并在有限元计算软件COMSOL中完成数值计算。结果表明,CPML边界层能有效吸收损耗流体介质中的声波,能有效衰减了进入其中的声场能量。
2012 Vol. 31 (6): 166-170, [摘要] ( 1063 ) HTML (0 KB)  PDF (1431 KB)  ( 347 )
171 法向接触刚度对装配体振动模态影响的研究
>艾延廷;翟学;王志;乔永利
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在对装配体进行模态分析时,装配体接触面间的法向接触刚度对计算结果具有很大影响,但在实际中由于处理困难却往往被省略。基于有限元建模方法分析了装配体接触面法向接触刚度对装配体振动模态的影响。首先,根据接触力学理论推导了法向接触刚度与接触表面粗糙度和接触应力之间的关系;然后,探讨了通过改变层单元弹性模量来模拟法向接触刚度的有限元建模方法;最后,通过算例分析了考虑与不考虑接触刚度时振动模态的差异。研究结果表明,考虑法向接触刚度的有限元等效模型计算结果与解析解非常接近,不考虑接触刚度的整体模型计算结果与解析解异较大,一般超过了10%以上,且频率越低差异越大,另外振型也有明显差异。本文建立的有限元建模方法可用于研究法向接触刚度对装配体振动模态的影响。
2012 Vol. 31 (6): 171-174 [摘要] ( 1014 ) HTML (0 KB)  PDF (935 KB)  ( 736 )
175 水下爆炸作用下舰船总纵强度模型实验方案研究
>张海鹏;岳永威;苏罗青;张阿漫;姚熊亮
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考虑了自由场中水下爆炸一次冲击波和气泡脉动相似律,研究了在大缩尺比船模水下爆炸实验中,使用畸变模型实现对原型总纵强度准确预测的方法。考虑模型的制造工艺性,对缩比模型的板架结构进行改造生成畸变模型。通过对四种舰船缩尺实验方案进行水下爆炸数值计算分析,并对实际模型横剖面弯矩预测偏差进行总结,得到当缩尺比为1/4、畸变系数为3时,实验模型能在工程精度范围内实现对原型横剖面弯矩的准确预测,同时满足制造工艺和经济性的最终实验方案。文章的结论可为大缩尺比船模水下爆炸实验的工程应用提供参考。
2012 Vol. 31 (6): 175-180 [摘要] ( 955 ) HTML (0 KB)  PDF (1867 KB)  ( 760 )
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