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2012年 31卷 16期
刊出日期:2012-08-28
论文
 
       论文
1 基于DNA遗传算法的气动驱动柔性梁振动控制
>邱志成;王斌;石明礼;谢卓伟
DOI:

摘 要:采用气动脉冲码调制 (Pulse Code Modulation, PCM)方式,给出了一种基于有杆气缸驱动进行压电柔性梁振动控制系统。考虑到系统的复杂性,采用DNA-GA进行参数自适应整定控制。首先,介绍了气动系统和控制回路;利用系统模型进行了能控性和基于性能指标函数控制算法的稳定性分析。其次,阐述了DNA-GA进行控制参数优化的原理和方法,进行了数学仿真研究。最后,建立了试验装置,进行了同时气动定位和振动控制试验研究。理论分析、仿真和试验研究结果表明,采用DNA-GA参数自适应整定控制算法可改善控制系统动态性能,有效抑制柔性梁的大幅值低频模态振动。

2012 Vol. 31 (16): 1-7 [摘要] ( 655 ) HTML (0 KB)  PDF (2631 KB)  ( 307 )
8 瓦斯爆炸在封闭管道内冲击振荡特征的数值模拟
>朱传杰;;林柏泉;;江丙友;;刘谦;
DOI:

摘要:为了研究爆炸波在封闭型系统的冲击和振荡特征及其特征参数变化规律,采用数值模拟的方法研究了封闭型管道内瓦斯爆炸的传播特征。研究结果表明:闭口型系统内的瓦斯爆炸呈明显的振荡特征,对于爆燃波,反射波有2道,即前驱冲击波的振荡和压缩波的振荡。由于冲击波的振荡叠加,使其最大爆炸超压和瞬态流速峰值与开口型系统相比较高,而且在反射波及稀疏波的影响下,爆炸波超压分为三个区。爆炸温度和动压同样呈明显的振荡特征,使得爆炸高温环境维持较长时间,爆炸动压在爆炸传播方向的动压与其他方向相比明显较大。研究结果解释了受限空间内爆炸破坏比开放型系统强烈的原因,为今后受限空间内爆炸的预防与控制提供了基础理论参考。

2012 Vol. 31 (16): 8-12 [摘要] ( 588 ) HTML (0 KB)  PDF (2087 KB)  ( 446 )
13 转子全周碰摩与局部碰摩的识别方法研究
>熊 炘 杨世锡 甘春标 周晓峰
DOI:

摘 要:超临界汽轮发电机组的结构和工况复杂,容易引起转、静子间的碰摩。根据碰摩诱发因素的不同,可将其分为全周碰摩与局部碰摩。由于两种碰摩故障的时、频特征相似,传统的时、频域分析方法很难准确提取它们的故障特征。本文针对这一不足,提出一种基于经验模式分解-奇异值分解(EMD-SVD)与支持向量机(SVM)的碰摩故障识别方法,用于对转子全周碰摩与局部碰摩故障进行识别。首先,通过EMD获取碰摩信号的固有模式函数(IMF);然后,提取表征信号主要能量的前四阶IMF组成特征矩阵并进行SVD分解,得到关于原信号的一组特征值;最后,将特征值输入SVM,对原信号进行分类识别。转子试验台全周碰摩与局部碰摩试验结果表明,本方法对转子全周碰摩与局部碰摩故障的分类准确率高,其中以径向基函数作为核函数的SVM分类准确率达到96.0%。

2012 Vol. 31 (16): 13-17 [摘要] ( 620 ) HTML (0 KB)  PDF (1267 KB)  ( 333 )
18 扰流激励下垂尾抖振响应主模态控制风洞试验研究
>王 巍;杨智春;张新平
DOI:

摘 要:采用压电结构的热弹比拟建模方法,进行了垂尾模型一弯模态和一扭模态响应的压电主动控制仿真。设计制作了一个垂尾气动弹性抖振模型以及两种形式的气流干扰源,用于在风洞中进行垂尾抖振实验及产生扰流对垂尾模型实施抖振激励。采用自主研发的弓形压电作动器,根据垂尾抖振响应控制的主模态控制思想,设计了垂尾模型抖振压电主动控制系统,进行了垂尾模型抖振响应压电主动控制风洞实验。结果表明,采用抖振主模态响应控制思想设计的垂尾抖振压电主动控制系统,可使垂尾模型抖振响应功率谱密度函数峰值降低50%以上。
参 考 文 献
[1] R. A. Frazer , W. J. Duncan.The Accident Investigation Subcommittee on the Accident to the Airplane G-AAZK at Meopham Knet England on 21July 1930[R],British Research Council ,London , Aug 1931
[2] S.Hanagud. F-15 Tail Buffet Alleviation: A Smart Structure Approach[R]. School of Aerospace Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta, 1999
[3] Stephen C. Galea, Thomas G. Ryall, Douglas A. Henderson et al. Next generation active buffet suppression system[C]// Proceeding of AIAA/ICAS International Air & Space Symposium and Exposition. Dayton: AIAA, 2003, 14-17
[4] Hauch, R. M., Jacobs, J. H., Dima, C et al. Reduction of Vertical Tail Buffet Response Using Active Control[J]. Journal of Aircraft, 1996,33(3):617-622
[5] R. W. Moses, Vertical Tail Buffeting Alleviation using Piezoelectric Actuators –Some Results of the Actively Controlled Response of Buffet-Affected Tails[C]// Proceeding of SPIE’s 4 th Annual International Symposium on Smart Structures and Materials. San Diego: SPIE, 1997,1-12
[6] Fred N , Zimcik D G, Ryall T G, et al . Closed-loop control for vertical fin buffeting alleviation using strain actuation.[J] . Journal of Guidance Control and Dynamics, 2001 , 24(4) : 855-857
[7] Hanagud, S., Bayon de Noyer, M., Luo, et al.Tail buffet alleviation of high-performance twin-tail aircraft using piezostack actuators[J]. AIAA Journal, 2002,40(4): 619-627
[8] Andrew Rader, Aghil Younsefi-Koma, Fred Afagh, et al. Optimized Grouping of Piezoelectric Actuators on a Flexible Fin[C]// Proceedings of SPIE 5762. Bellingm: SPIE , 2005,123-131
[9] 吕志咏,李建强,秦燕华等.鸭翼布局中双立尾对全机气动及流场特性影响.北京航空航天大学学报,2001,27(6):677-680
LV Zhiyong,LI Jianqiang,QIN Yanhua et al. Influence of the Twin Vertical Tails on the Aerodynamic Characteristics [J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2001,27(6): 677-680 (in Chinese)
[10] 吕咏志,高为民.边条翼飞机气动特性改进研究.航空学报,2002,23(2):170-172
LV Zhiyong, Gao Weimin. Improvement study on aerodynamic characteristics of a fighter configuration with strake wing[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2002,23(2):170-172 (in Chinese)
[11] 高 杰,张明禄,吕志咏.双立尾和三角翼之间的气动干扰实验研究.实验流体力学,2005,Vol.19(3):51-57
GAO Jie, ZHANG Minglu, LV Zhiyong. Investigation of aerodynamic interference between delta wings and twin fins[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics.2005,19(3):51-57(In Chinese)
[12] 吕志咏,张明禄,高杰.双立尾/ 三角翼布局的立尾抖振研究.实验流体力学,2006,20(1):13-16

2012 Vol. 31 (16): 18-21 [摘要] ( 806 ) HTML (0 KB)  PDF (1134 KB)  ( 235 )
22 风场类型对方形超高层建筑顺风向气动阻尼的影响研究
>曹会兰;全涌;顾明
DOI:

摘要:通过8个典型超高层建筑气动弹性模型的风洞试验,利用随机减量法从模型的风致加速度响应中识别了气动阻尼,并通过与前人相关研究成果及基于准定常理论的计算结果的比较,验证了识别结果的正确性。在此基础上,研究了典型超高层建筑顺风向气动阻尼比的变化规律,考察了风场类型对建筑结构顺风向气动阻尼比的影响。研究结果表明:在I-IV类风场下,建筑结构的气动阻尼比随折减风速增长的速度渐缓;在V-VIII类风场下,风场对顺风向气动阻尼比的影响不是很显著。基于大量矩形截面超高层建筑顺风向气动阻尼特性研究,并结合风场类型的影响,给出相应的经验公式,供工程设计人员参考。

2012 Vol. 31 (16): 22-26 [摘要] ( 740 ) HTML (0 KB)  PDF (1765 KB)  ( 303 )
27 活性粉末混凝土高温后冲击力学性能研究
>王立闻;庞宝君;林 敏;张 凯;陈 勇;王少恒
DOI:

摘 要:利用分离式Hopkinson压杆系统,采用铅片作为整形器,分别对常温下、400℃、600℃及800℃高温过火后的RPC试样进行单轴冲击压缩实验。研究高温后钢纤维对RPC材料动态力学性能及吸能特性的影响规律。结果表明,高温过火前后钢纤维对RPC均有增强和增韧的作用。高温后因RPC塑性流动性能的增强,导致钢纤维的增韧作用减弱。RPC动态抗压强度高温后损失的速率高于韧性指标。分析RPC材料冲击压缩过程的能量机制,发现钢纤维提高了RPC的能量吸收率,因此能量吸收能力也得到了增强。利用SEM扫描电镜,从RPC材料微观结构变化的角度分析了其高温后宏观力学性能降低的原因。

2012 Vol. 31 (16): 27-32 [摘要] ( 662 ) HTML (0 KB)  PDF (2157 KB)  ( 373 )
33 多方向压电振动能量收集装置及其优化设计
>侯志伟 陈仁文 刘祥建
DOI:

摘要:为实现对不同方向环境振动能量的收集,提出了一种新颖的多方向振动能量收集装置的设计结构,装置的换能部分采用了一种Rainbow型压电结构。为提高多方向振动能量收集装置收集能量的效果,以多方向振动能量收集装置输出的总电能为目标函数,综合考虑金属弹性基片的强度、装置振动的固有频率及装置的尺寸空间要求等多种因素,采用序列二次规划法对能量收集装置的结构参数进行了优化。该多方向振动能量收集装置经过优化后,在Y向激励时,其输出的总电能为37.146μJ,比优化前提高了30.82%,当沿装置体对角线方向激励时,结构装置输出的总电能为58.715μJ,比优化前提高了29.24%,装置的能量收集效果得到了明显提高。分析结果为多方向振动能量收集装置的设计、制造及应用提供了技术依据。

2012 Vol. 31 (16): 33-37 [摘要] ( 755 ) HTML (0 KB)  PDF (1032 KB)  ( 619 )
38 Duffing型隔振的力传递率及跳跃现象的理论分析
>张小龙 东亚斌
DOI:

摘 要:针对隔振器中普遍存在的非线性特性,以立方非线性恢复力作用的单自由度隔振系统为例,用谐波平衡法求解非线性隔振系统固有频率附近的主共振响应,根据Routh-Hurwitz稳定性判定定理,从理论上说明主共振响应的幅频特性曲线族上垂直切线点的轨迹曲线所包围的区域为不稳定区域。推导出了隔振系统跳跃频率和力传递率的计算公式。计算表明隔振系统力传递率出现跳跃、滞后、以及稳定和不稳定现象,且隔振传递力中的高频谐波分量的影响很小。隔振系统的阻尼、非线性恢复力系数和激励幅值对共振区域的力传递率有影响,对频率低于共振频率区域的力传递率没有影响,其中仅阻尼对频率高于共振频率区域的力传递率有影响。还给出了力传递率小于1的起始频率计算公式。

2012 Vol. 31 (16): 38-42 [摘要] ( 817 ) HTML (0 KB)  PDF (1612 KB)  ( 480 )
43 基于共振峰的超声空化声发射信号分析
>沈再阳;何永勇
DOI:

摘 要:为了简单有效地提取超声空化时频信息而估计空化强度,提出了应用基于全极点线性预测编码模型的共振峰分析方法进行分析,并使用其分析了19kHz超声作用下的空化场的声发射信号。将共振峰分析结果与常用的频谱分析和短时傅利叶分析结果进行了对比,发现共振峰分析方法更能从超声空化声发射信号的中提取出简单但关键的时频信息来。采用共振峰方法的分析结果表明,可以利用空化声发射的共振峰参数如基频频率和相对高频共振峰的幅值来分别反映超声空化的非线性振荡和瞬态空化,进而估计超声空化的强度。

2012 Vol. 31 (16): 43-47 [摘要] ( 553 ) HTML (0 KB)  PDF (1459 KB)  ( 219 )
48 船舶推进轴系纵振动力吸振器设计及参数影响规律研究
>杨志荣;秦春云;饶柱石;塔 娜
DOI:

摘要:本文提出一种并联安装在船舶轴系上的纵振动力吸振器的设计方法,其中船舶轴系与动力吸振器构成主从系统,实现振动能量在主系统上发生转移,实现抑制主系统共振的目的。首先对船舶轴系的纵向振动进行固有频率和模态分析,其次采用模态截取和模态综合法建立了考虑船舶轴系作为弹性连续体情况下的轴系-动力吸振器混合动力学系统模型,最后给出从螺旋桨激励力传递到推力轴承基座端的动力放大系数解析式,并对动力吸振器的设计参数影响规律进行研究,为减小船舶轴系纵向振动的动力吸振器设计提供了理论依据。



2012 Vol. 31 (16): 48-51 [摘要] ( 744 ) HTML (0 KB)  PDF (1015 KB)  ( 350 )
52 引入传递矩阵法的复杂多体系统连接件建模方法研究
>高浩鹏;黄映云;刘鹏
DOI:

摘 要:以复杂系统动力学建模为研究背景,在计算多体系统动力学理论指导下,提出引入传递矩阵法模拟连接件的建模方法。以柴油机机脚螺栓为例使用该方法进行建模分析,结果表明引入传递矩阵法的复杂多体系统连接件建模和分析是可行的,在不失复杂系统整体动力学特性的前提下较精确地融入了连接件的传递特性,调谐了大零部件和小连接件间耦合建模时所建立矩阵的奇异性,具有求解速度快、模型数据量小等优点。文中的建模方法给建立柴油机整机振动与抗冲击快速评估模型奠定了一定基础。

2012 Vol. 31 (16): 52-55 [摘要] ( 609 ) HTML (0 KB)  PDF (1212 KB)  ( 396 )
56 近断层长周期脉冲型地震动对竖向反应谱影响研究
>江辉 李新乐* 窦慧娟 朱晞
DOI:

摘要:长周期大幅值脉冲运动是近断层地震动的重要特征,也是引起结构震害的重要因素。在既有的地震动数据库基础上,筛选建立了长周期脉冲型记录的统计样本库,并构建了地震动特征参数的回归关系式。针对竖向反应谱,深入分析了竖向分量与水平向分量的加速度反应谱比值随脉冲周期和结构自振周期的变化规律,结果表明反应谱比值显著大于现行规范取值,进而采用分段线性化方法,建立了竖向反应谱比值随脉冲周期、自振周期变化的简化关系式,并对影响竖向反应谱曲线各拐点周期的特征比值进行统计分析,拟合得到了其随震级和断层距的衰减模型。
参考文献:

[1] Bertero V V et al. Establishment of design earthquakes: Evaluation of present
methods[J].Proceedings Interntl. Symp. On Earthq. Struct. Engrg. St. Louis,Univ. of Missouri-Rolla, 1976, Vol.1: 551-580
[2] Niazi M, Bozorgnia Y M. Behavior of near-source peak vertical and horizontal
ground motion over SMART-1 array[M]. Taiwan, BSSA, 1991,81: 715-732
[3] Campbell K W. Empirical near-source attenuation relationships for horizontal
and vertical components of peak ground acceleration, peak ground velocity and pseudo-absolution response spectra[J]. Seismological Research Letter, 1997, 68:154-179
[4] 王国权.台湾集集地震近断层地面运动特征[D].中国地震局地质研究所,
2001,106-108
Wang guoquan.Characteristics of near-fault earthquake motions for the Chi Chi earthquake [D].Institute of Geology of China Seismological Bureau, 2001,106-108 (in Chinese)
[5] 李新乐.近断层区桥梁结构的设计地震与抗震性能研究[D].北京交通大学博士学位论文,2005:130-153
Li Xinle. Study on design earthquake and seismic performance of bridge in near-fault area [D]. Beijing: Beijing Jiaotong University,2005:130-153 (in Chinese)
[6] UBC97, International Council of Building Officials(ICBO).Uniform Building
Code[M]. Whittier CA 1997
[7] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010,
20-80
GB50011-2010.China Seismic Design Code [S].China building industry press,beijing, 2010,20-80 (in Chinese)
[8] JTG/T B 02-01-2008.公路桥梁抗震设计细则[S].北京:人民交通出版社,
2008,17-18
JTG/T B 02-01-2008.Guidelines for seismic design of highway bridges [S].People's Communications Publishing House, Beijing, 2008, 17-18 (in Chinese)
[9] Niazi M. Behavior of peak values and spectral ordinates of near-source strong
ground motion over the SMART 1 array[M]. Tenera, L.P. 1995 University Avenue Berkeley, CA 94704, 1990
[10] Ambraseys N N, Douglas J. Near-field horizontal and vertical earthquake ground
motions[J]. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 2003, 23: 1-18
[11] 耿淑伟, 陶夏新,王国新.对抗震设计规范中地震作用规定的三点建议[C].现
代地震工程进展, 2003, 919-925
Gen shuwei, Tao xiaxin, Wang guoxin. Three suggestions for earthquake action of seismic design code[C]. Modern advances in Earthquake Engineering, 2003, 919-925 (in Chinese)
[12] Newmark N M, Hall W J. Seismic Design Criteria for Nuclear Reactor
Facilities[C]. Proceedings of 4th World Conference on Earthquake Engineering, Sandiago de Chile, Vol.II, B5, 1969, 1-12
[13] Eurocode 8, Design Provision for Earthquake Resistance of Structure[S].
Brussels: European Committee for Standardization, 2003
[14] Chopra A K, Chintanapakdee C. Comparing response of SDOF systems to
near-fault and far-fault earthquake motions in the context of spectral regions[J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 2001, 30: 769-1789

2012 Vol. 31 (16): 56-61 [摘要] ( 659 ) HTML (0 KB)  PDF (1297 KB)  ( 268 )
62 滚珠型弧面凸轮分度机构动力学模型的建立及模态分析
>李蕾;冯显英;张成梁;牟世刚;王绥远
DOI:


摘 要:应用拉格朗日方程对一种新型的滚珠型弧面凸轮分度机构进行了动力学建模。忽略滚珠的质量,将滚珠与凸轮之间的接触刚度以及滚珠与分度盘之间的接触刚度近似看作为两个接触刚度的串联,得到了等效接触刚度。在建模过程中,利用回转变换张量法对机构中广义坐标几何位移关系进行了分析,建立了考虑扭转弹性模量的滚珠型弧面凸轮分度机构的动力学方程。由动力学方程得到了机构固有频率及其相对应的振型。结果表明,固有频率在分度时期随凸轮转角变化,在停歇时期为恒定值,并且不同阶的固有频率变化趋势也不相同。

2012 Vol. 31 (16): 62-65 [摘要] ( 537 ) HTML (0 KB)  PDF (1440 KB)  ( 323 )
66 水中结构振动时声学相似性的数值验证
>王永富;周其斗;纪纲;谢志勇
DOI:
摘 要:以声学相似性原理为基础,用因次理论得到了在相似准数相等条件下的无因次系数,给出了模型和原型声学相似的条件。采用结构有限元耦合流体边界元方法计算水下相似加肋圆柱壳模型的流固耦合振动和声辐射。数值计算表明在相似条件下几何相似模型的壳体振动声学传递函数及其谱峰频率满足相似性,水下的模态、流固耦合振动响应以及声辐射均满足相似关系,并且与理论结果能够符合。
2012 Vol. 31 (16): 66-71 [摘要] ( 634 ) HTML (0 KB)  PDF (1762 KB)  ( 259 )
72 外接触爆炸荷载作用下大口径钢管变形与破坏效应的数值模拟
>纪冲;龙源;方向;唐献述
DOI:

摘 要:基于动力有限元程序LS-DYNA及Lagrangian-Eulerian耦合方法,对大口径钢管在凝聚态炸药外接触爆炸载荷作用下的非线性动态响应过程进行数值模拟,描述了管道的变形情况、破坏过程以及管道内部应力的发展过程,分析了炸药质量、管道壁厚等因素对钢管破坏效应的影响。并在相同的条件下进行了实验研究,计算结果与实验数据具有较好的一致性。研究表明,小质量炸药爆炸后在装药与钢管接触处产生凹坑、鼓包及层裂等破坏效应;而较大质量炸药爆炸后在其爆破部位发生剪切破坏产生类似弹丸的破片,破片具有较大的动能,能够击穿另一侧管壁。研究结果可应用于管道结构在接触爆炸作用下的毁伤或防护方面的预测,从而为管道的安全防护设计提供理论依据。

2012 Vol. 31 (16): 72-76 [摘要] ( 588 ) HTML (0 KB)  PDF (2017 KB)  ( 377 )
77 基于LMD和Lempel-Ziv指标的滚动轴承故障损伤程度研究
>张超 陈建军
DOI:

摘要:针对不同转速下,不同损伤程度的滚动轴承内、外圈故障,提出一种基于局域均值分解(Local Mean Decomposition,LMD)和Lempel-Ziv指标的滚动轴承损伤程度识别方法。LMD 方法是一种新的自适应时频分析方法,将轴承振动信号分解为若干个瞬时频率有物理意义的乘积函数 (Production Function, PF),再结合峭度条件找出蕴含故障信息的最优PF分量,计算其PF函数和包络的Lempel-Ziv的归一化值,再加权求和得到最终的Lempel-Ziv综合指标,表征了不同故障的损伤程度。同时还研究了在不同转速下的内、外圈故障轴承的Lempel-Ziv指标的分布规律,使结论更具有普遍性。经实验结果验证,此方法能有效地应用于滚动轴承的故障程度的诊断。

2012 Vol. 31 (16): 77-82 [摘要] ( 724 ) HTML (0 KB)  PDF (1594 KB)  ( 383 )
83 基于Preisach理论的形状记忆合金温度-位移迟滞仿真研究
>刘旺中 陈照波 侯守武 沈那伟 焦映厚
DOI:

摘 要:智能材料如形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)已经广泛应用于驱动器和传感器的设计,实现定位和主动控制目的。然而,受迟滞影响,SMA驱动器的工作精度大大降低,限制了其应用。多数智能材料中,选择Preisach理论成为迟滞建模工具,近年来,也涉及到SMA材料系统。本文,讨论运用Preisach模型描述SMA驱动器系统的迟滞行为,尤其针对驱动器系统的模型建立过程,修正经典Preisach模型的几何解释和数值实现方法。最后,引入Gobert给出的Preisach平面的辨识函数执行仿真计算,数值结果表明该模型能够很好地描述SMA驱动器的迟滞行为。

2012 Vol. 31 (16): 83-87 [摘要] ( 715 ) HTML (0 KB)  PDF (1576 KB)  ( 302 )
88 光电吊舱无角位移被动减振系统研究
>李玉龙 何忠波 白鸿柏 郝慧荣 李冬伟
DOI:


摘要:本文根据某型光电吊舱无角位移减振的需求,利用分级减振的设想,设计了一组内外框架减振器,计算了减振器刚度、阻尼系数范围,并对减振器进行了合理的布局,建立了减振系统的Solidworks三维模型,在ADAMS中进行了振动仿真分析,得出了单方向输入时系统的幅频响应曲线,并对系统参数进行了优化,确定了减振器的刚度、阻尼系数的最优值,结果表明,该系统实现了三向相等刚度,解除了系统三个方向的线振动耦合,保证了荷载基准与底座基准振动状态下无相对角位移。

2012 Vol. 31 (16): 88-91 [摘要] ( 544 ) HTML (0 KB)  PDF (1434 KB)  ( 335 )
92 高烈度区连续梁桥减震的粘滞阻尼器参数分析
>邓稳平;王 浩;李爱群;柳建设
DOI:

连续梁桥应用广泛,其损害占据桥梁工程地震灾害中的重要部分,有必要对连续梁桥进行专门的抗震设计,而安装粘滞阻尼器是改善桥梁结构抗震性能的有效手段之一。本文以位于地震高烈度区的太白大桥为例,通过有限元计算研究了设置粘滞阻尼器对预应力混凝土连续梁桥地震响应的影响,并重点针对阻尼器的阻尼系数和速度指数进行了参数分析。结果表明:设置阻尼器后,固定墩墩底弯矩、边墩主梁相对位移都显著减小;各墩受力更趋均匀;阻尼器阻尼力随阻尼系数C增大而增大,随速度指数α增大而减小。所得结论可供高烈度区连续梁桥的减震设计参考。

2012 Vol. 31 (16): 92-97 [摘要] ( 665 ) HTML (0 KB)  PDF (2425 KB)  ( 469 )
98 单脉冲载荷下伪弹性TiNi合金圆柱壳的响应特性分析
>李丹;唐志平;陶俊林
DOI:
摘 要:以工程中广泛使用的基本构件-圆柱薄壳结构作为研究对象,利用改进的分离式Hopkinson压杆装置,对不同长径比的PE相变柱壳进行了较为系统的单脉冲轴向加载冲击实验。通过对相变柱壳高速CCD摄影及局部轴向应变的测试发现:不同长径比呈现出不同的屈曲模态。相变柱壳中的相变铰具有以下特点:①可回复性;②出现相变铰的时间尺度为微秒量级,与波动效应耦合在一起,变形呈现波动性;③多相变铰形成,包括周向相变铰,轴向相变铰,斜相变铰。
2012 Vol. 31 (16): 98-103 [摘要] ( 532 ) HTML (0 KB)  PDF (2622 KB)  ( 289 )
104 广州西塔气动荷载特性及风致响应研究
>李小康;谢壮宁
DOI:

摘 要:以432米高的广州西塔的刚性模型多点同步测压风洞试验为背景,研究该超高层建筑结构气动荷载的竖向相干特性,采用相干函数方法(CFM)计算并替代气动力谱矩阵的互谱密度进行风致响应计算。结果显示,当经验指数式相干函数的指数衰减因子取6~8时,顺风向响应与精确结果较吻合,但在横风向上差别则比较明显。文中进一步计算了结构参振模态数目对西塔风振响应计算结果的影响,结果表明:忽略高阶模态对结构顺风向的层间位移角响应的影响较大、最大可产生9%的误差,但对结构横风向响应影响则很小,这意味着西塔风振响应仍由基阶模态控制。文中针对超高层建筑横风向响应估算的可行方法进行了讨论和建议。
参考文献
[1] 张建胜,武岳,沈世钊. 不同脉动风相干函数对高层建筑风振响应的影响 [J]. 振动工程学报, 2009, 22(2): 117-122.
ZHANG Jian-sheng, WU Yue, SHEN Shi-zhao. Wind-induced response of high-rise buildings analyzed by different coherence functions of gust [J]. Journal of Vibration Engineering, 2009, 22(2): 117-122. (in Chinese)
[2] 徐安,谢壮宁,倪振华. 用瞬态测压法研究高层建筑的等效设计风荷载 [J]. 土木工程学报, 2004 , 37(9): 11-16,26.
XU An, XIE Zhuang-ning, NI Zhen-hua. Investigation Of Equivalent Wind Load On Tall Building Instantaneous Pressure Measurement Method [J]. China Civil Engineering Journal, 2004, 37(9): 11-16,26. (in Chinese)
[3] 金虎,楼文娟,沈国辉,徐龙银. X形超高层建筑层风激励谱计算模型研究 [J]. 土木工程学报, 2008, 41(8): 1-7.
JIN Hu, LOU Wen-juan, SHEN Guo-hui, XU Long-yin. Study on the mathematical model of wind load spectrum of X-shaped high-rise buildings [J]. China Civil Engineering Journal, 2008, 41(8): 1-7. (in Chinese)
[4] 黄东梅,朱乐东. 超高层建筑层风力空间相关性数学模型—综合分析法 [J]. 土木工程学报, 2009, 42(8): 26-36.
HUANG Dong-mei ZHU Le-dong. Mathematical model of spatial correlation of wind pressure coefficients for super-tall buildings: comprehensive analysis method [J]. China Civil Engineering Journal, 2009, 42(8): 26-36. (in Chinese)
[5] 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) [S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2006.
Load code for the design of building structures (GB50009-2001) [S]. Beijing: China Architecture Industry Press, 2006. (in Chinese)
[6] A Kareem. Wind-excited response of buildings in higher modes [J]. ASCE Journal of Structural Division, 1984, 104(ST4): 701-704.
[7] Irwin, P.A. Wind engineering challenges of the new generations of super-tall building [C]. The 12th International Conference on Wind Engineering, Australia, 2007: 1-16.
[8] 谢壮宁. 风致复杂结构随机振动分析的一种快速算法——谐波激励法 [J]. 应用力学学报, 2007, 24(2): 263-266.
XIE Zhuang-ning. New rapid algorithm for wind-induced random vibration of complex structures [J].Chinese Journal of Applied Mechanics, 2007, 24(2): 263-266. (in Chinese)
[9] 李小康,谢壮宁. 大跨度屋盖结构风振响应和等效静风荷载的快速算法和应用 [J]. 土木工程学报, 2010, 43(7): 29-36.
LI Xiao-kang, XIE Zhuang-ning. Efficient Algorithm and Application for the Wind-Induced Response and Equivalent Static Wind Load of Large-Span Roof Structures [J]. China Civil Engineering Journal, 2010, 43(7): 29-36. (in Chinese)
[10] Simiu E, Scanlan R H. Wind Effects on Structures [M]. JohnWiley & Sons, Inc, 1996.
[11] 谢壮宁,方小丹,倪振华,石碧青. 广州西塔的风效应研究 [J]. 建筑结构学报, 2009, 30(1): 107-114.
XIE Zhuang-ning, FANG Xiao-dan, NI Zhen-hua, SHI Bi-qing. Study on Wind Effects of Guangzhou West Tower [J]. Journal of Building Structures, 2009, 30(1): 107-114. (in Chinese)
[12] Davenport A G. The relationship of wind structure to wind loading [C]//Proceedings of a Conference on Buildings and Structures. National Physics Laboratory, Great Britain, 1963: 54-83.
[13] M Gu, Y Quan. Across-wind loads of typical tall buildings [J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 2004, 92(13): 1147-1165.

2012 Vol. 31 (16): 104-110 [摘要] ( 654 ) HTML (0 KB)  PDF (3041 KB)  ( 301 )
111 边柱加强型预应力混凝土框架结构振动台试验研究
>张 志 孟少平 于 琦 周 臻
DOI:

摘 要:国内的既有预应力混凝土框架结构(简称PC框架)大都是基于《混凝土结构设计规范(GBJ 10-89)》(简称89规范)进行设计,研究表明,其耗能机制为层间屈服机制。为了提高结构的抗震能力,对基于89规范设计的三层两跨空间PC框架进行了边柱加强,并完成了1:7.2缩尺模型振动台试验。试验表明:加强的边柱在地震作用下的破坏推迟,结构损伤在各楼层分布均匀,模型能够形成梁端和柱端出铰的混合出铰机制,结构整体抗震能力大大提高。此外,近场脉冲型Chi-Chi地震波对结构的位移响应影响更大,而El Centro波则更容易激发模型的高阶振型。

2012 Vol. 31 (16): 111-116 [摘要] ( 627 ) HTML (0 KB)  PDF (2379 KB)  ( 209 )
117 混合结构时程分析中的阻尼比计算研究
>周国伟[;];张志强[;];李爱群[];徐金军[]
DOI:
摘 要: 混合结构由于其建筑及功能上的种种优点,在现代建筑中得到广泛应用。对这类结构进行分析时,主要有两个问题:一是在考虑不同材料的情况下,结构的整体阻尼比如何计算;二是在整体阻尼比的计算结果下,如何针对小阻尼材料进行修正。本文以高楼顶加钢塔的这一混合结构形式为例,建立了一种非比例阻尼矩阵的构造方法,计算结果表明该构造方法得到的振型阻尼比可以较好的反映对主体结构和顶部钢塔影响最大的4阶振型的耗能特点。此外,本文基于反应谱法推导了顶部钢塔在整体阻尼比(第一阶主振型的阻尼比)计算下的误差,在此基础上,给出了相应的修正公式,最后采用上述方法分析了洛阳某高层顶部钢塔的地震响应。

2012 Vol. 31 (16): 117-121 [摘要] ( 614 ) HTML (0 KB)  PDF (1474 KB)  ( 550 )
122 光滑有限元的声学研究:时域和频域分析
>何智成;李光耀;成艾国;钟志华;周泽
DOI:

摘 要:在使用有限元进行声场的数值模拟中,存在着两个主要误差,一个是数值方法中常规的插值误差,另外一个是计算声学中所特有的耗散误差(dispersion error),后者则是影响声学模拟仿真置信度的最重要因素。产生耗散误差的本质原因是由于有限元的数值模型刚度“偏硬”造成的。为了控制耗散误差,最重要的是使数值模型更好的反映真实模型。本文采用了一种基于边光滑的有限元方法(ES-FEM)来对声场的时域和频域进行数值模拟研究。该方法只采用对复杂问题域适应性很强的三角形网格,通过引进基于边的广义梯度光滑技术,能够使得有限元系统得到适当的“软化”。关于时域和频域的算例表明了在使用同样网格的情况下,本方法在声学模拟中的精度都要比有限元模型的高。

2012 Vol. 31 (16): 122-127 [摘要] ( 584 ) HTML (0 KB)  PDF (1350 KB)  ( 252 )
128 液压锤打桩动态过程有限元分析
>胡均平 刘武波 刘成沛
DOI:
摘 要:液压锤打桩过程是由多结构组成的冲击过程。对其复杂的相互作用进行动态分析,对实现液压锤打桩效果及桩的设计有着指导作用。针对锤头、锤垫、砧座、桩垫、桩与土组成的锤击系统,建立有限元模型,采用罚函数法处理接触,对工业试验进行模拟。打击软土层与持力层时,测试点应力的计算结果与实测值吻合较好,验证了模型的正确性。在此基础上,分析了不同打击层应力沿桩长和桩径的分布,得到了桩上的应力分布规律,指导桩的设计。使用持力层打击模型,就垫层弹性模量比对桩顶锤击应力的影响进行了分析,得到了垫层材料的选择依据。
2012 Vol. 31 (16): 128-133 [摘要] ( 594 ) HTML (0 KB)  PDF (1714 KB)  ( 384 )
134 设备性能退化评估在巡检系统中的应用
>江瑞龙 陈进 刘韬 肖文斌
DOI:

摘 要:巡检是设备管理与故障诊断的重要手段,在巡检系统中开展设备性能退化评估,监测设备性能退化程度具有非常重要的意义。本文结合设备性能退化评估方法的研究,提出了一种将模型训练与评估诊断相分离的思路,具体阐述了系统的结构及软硬件实现,实现了系统设计,达到了便携式振动分析仪现场开展设备性能退化评估诊断并能够指导报警阈值设置目的。最后,通过轴承全寿命加速疲劳实验数据测试,验证了所提出的方法的有效性和系统的可行性。

2012 Vol. 31 (16): 134-137 [摘要] ( 564 ) HTML (0 KB)  PDF (1445 KB)  ( 332 )
138 基于杆-锥式对接机构柔性杆碰撞振动特性探究
>张翔;黄奕勇;韩伟;陈小前
DOI:

摘 要:对于中小型航天器空间对接,可以考虑采用柔性对接杆来替代缓冲机构实现对接碰撞的缓冲功能。首先利用有限元理论建立杆-锥式空间对接碰撞的简化模型,分别通过频谱分析、模态分析与碰撞力波形分析等方法,探讨了柔性杆在对接过程中的碰撞振动规律。

2012 Vol. 31 (16): 138-141 [摘要] ( 502 ) HTML (0 KB)  PDF (1578 KB)  ( 267 )
142 基于UG/Motion重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的构建
>侯永涛 周孔亢 陆建辉 汪若尘
DOI:

摘 要:提出了一种基于UG/Motion构建重型货车主副弹簧悬架动力学仿真分析系统的新方法,并应用该方法开发出了相应的软件原型系统。基于两自由度1/4车辆虚拟样机模型,原型系统的仿真分析模块可方便、快捷的实现虚拟样机模型主要设计参数的修改及基于谐波叠加法各种标准等级时域路面不平度的模拟生成。仿真分析模块通过调用UG/Motion集成的RecurDyn解算器来获取仿真分析结果,通过集成Matlab的绘图功能对分析结果进行输出查看;系统的遗传优化设计模块以整个载荷范围内悬挂质量加速度均方根值最小为目标函数,可对悬架的阻尼系数、主副弹簧刚度比和临界载荷比进行了动力学优化。通过一个设计实例验证了原型系统构建的正确性及遗传优化设计模块的有效性。

2012 Vol. 31 (16): 142-147 [摘要] ( 657 ) HTML (0 KB)  PDF (1847 KB)  ( 478 )
148 基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统
>李明明;方勃;黄文虎
DOI:

摘 要:为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。

2012 Vol. 31 (16): 148-152 [摘要] ( 604 ) HTML (0 KB)  PDF (1851 KB)  ( 287 )
153 考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究
>黄若 张烨 陈涛
DOI:

【摘要】:针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明:研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。

2012 Vol. 31 (16): 153-156 [摘要] ( 653 ) HTML (0 KB)  PDF (1152 KB)  ( 1031 )
157 基于环境激励的大跨度斜拉桥模态参数和索力识别
>叶锡钧;颜全胜;李健;王卫锋;朱添丰;刘明慧
DOI:

摘要:模态参数和索力是评估斜拉桥健康状态的关键参数。建立了崖门大桥的有限元模型并对其进行了基于环境激励的模态测试和拉索振动测试;提出了基于ERA的多参考点稳定图算法,设置不同的参考点,利用自然激励技术结合特征系统实现算法(NExT-ERA)识别模态参数,通过阻尼比、基于输出矩阵的一致模态指标(CMI_O)和模态置信度(MAC)作为判别标准,识别出崖门大桥的竖向和横向模态参数,通过和增强频域分解法(EFDD)识别结果的比较,可知该算法具有良好的识别效果;分析了斜拉索与主梁的共振频率范围,通过二次拟合识别较长拉索的低阶频率,根据两种不同方法的索力识别结果可知,该桥的索力分布比较均匀对称。

2012 Vol. 31 (16): 157-163 [摘要] ( 679 ) HTML (0 KB)  PDF (3533 KB)  ( 645 )
164 离心场中含旋转梯度影响的弹性体动力特性分析
>刘占芳;颜世军;冯晓伟
DOI:

摘要:以含偶应力的弹性理论为基础,考虑小变形状态下弹性体的平动变形与旋转梯度,推导并给出了离心环境中一般弹性体运动与变形耦合动力学方程,以转角为独立变量,利用罚方法得到方程组的约束变分形式,构造了8结点48自由度的实体等参元,建立了离心场中含旋转梯度的一般弹性体动力特性分析的有限元模型。对绕中轴线旋转的悬臂梁进行动力特性分析,频率随转速的关系表明离心力和科氏力降低了该梁的一阶频率,但科氏力导致了二阶频率的上升,旋转梯度效应提高了弹性体的静力刚度,导致各阶频率出现刚化效应。

2012 Vol. 31 (16): 164-168 [摘要] ( 1064 ) HTML (0 KB)  PDF (1103 KB)  ( 423 )
169 压电振动能量收集装置研究现状及发展趋势
>刘祥建 陈仁文
DOI:

摘要:随着无线技术及微机电技术的日益发展,以化学电池为主的供能方式的弊端日渐显露,压电振动能量收集装置以其结构简单、清洁环保及易于微型化等诸多优点而得到了极大重视。本文从振动能量收集常用的压电材料及其压电性入手,从压电振动能量收集装置的结构设计和能量收集电路设计两方面对其进行阐述。在结构设计方面,以压电振动能量收集结构的方向性和响应频带为主线,详细介绍了国内外研究者在压电振动能量收集装置结构设计上的变化与创新;在能量收集电路设计方面,以能量收集效率的提高为主线,介绍了电路结构的优化改进。最后,总结了压电振动能量收集装置未来的研究趋势和方向,为从事压电振动能量收集研究的人员提供参考。

2012 Vol. 31 (16): 169-176 [摘要] ( 1096 ) HTML (0 KB)  PDF (1226 KB)  ( 2581 )
177 液压流体吸振器用圆形压电发电装置的建模与性能分析
>王淑云;阚君武;王鸿云;李征;赵子超;万杰;曹迪
DOI:

*
摘 要:提出一种用于液压流体吸振器的压电发电装置。为提高所用圆形压电振子的发电能力,获得最优的结构及材料性能参数,利用板壳理论建立了固支边界条件下的位移曲线及发电量的理论分析模型,研究了半径比(陶瓷/基板)、厚度比(陶瓷/总厚度)及弹性模量比(基板/陶瓷)等对其发电能力的影响规律。研究表明,在压电振子材料确定时,存在最佳的半径比和厚度比使其发电能力最大;在压电振子结构尺寸确定时,存在最佳的弹性模量比使发电量最大,且厚度比确定时的最佳弹性模量比与半径比无关、半径比确定时的最佳弹性模量比随厚度比的减小而降低;减小弹性模量比有助于提高压电振子的发电能力。铝基板及铍青铜基板压电振子的最佳半径比/厚度比分别为0.45/0.45和0.585/0.60,最大发电量分别为1.14643x10-4J和1.01893x10-4J。

2012 Vol. 31 (16): 177-182 [摘要] ( 564 ) HTML (0 KB)  PDF (1550 KB)  ( 548 )
183 基于元结构的螺杆转子磨床床身动静态特性分析与优化
>王禹林 孙文钊 冯虎田
DOI:
摘 要:螺杆转子磨床床身是关键的承载大件,其动静态性能的好坏将直接影响整机的加工精度和稳定性。为实现床身的快速动态优化设计,首先基于元结构理论,使用ANSYS软件仿真分析了床身筋格元结构各主要参数对其动态特性的影响。在此基础上,以提高床身低阶模态固有频率和降低床身重量为目标,对床身的结构参数进行优化,同时通过静力分析验证了优化方案的可行性。优化后,床身低阶固有频率得到了较大幅度的提高,其中一阶固有频率提高了22.3%,床身的重量下降了8.39%,同时静刚度也有明显提高,改善了床身的动静态特性,节约了制造成本。该方法对其他类似关键零部件的动态优化设计具有一定的借鉴意义。
2012 Vol. 31 (16): 183-187 [摘要] ( 531 ) HTML (0 KB)  PDF (1784 KB)  ( 245 )
188 滚动轴承故障非接触多传感器声信号融合方法
>张 颖;苏宪章;刘占生
DOI:

摘 要:针对移动滚动轴承非接触声发射检测中,一个故障源信号可能被多个传感器采集,致使这些声信号包含故障信息不完整且存在重叠的问题,综合考虑声波传播理论、多传感器声信号时差关系、滚动轴承典型故障撞击频率等,建立滚动轴承故障非接触多传感器声信号融合方法。建立滚动轴承故障非接触多传感器声发射检测试验台,分别采集移动滚动轴承滚动体、外圈和内圈故障声信号。采用融合方法对同声源信号进行处理,利用信号相似理论证明了融合信号与故障源信号的相似程度高于各传感器声信号。采用声发射累计撞击计数法对融合处理后的滚动轴承不同故障声信号进行分析。结果表明,该融合算法能有效地处理多传感器接收的同声源信号,可利用融合后信号进行准确的故障识别。

2012 Vol. 31 (16): 188-192 [摘要] ( 510 ) HTML (0 KB)  PDF (1201 KB)  ( 303 )
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