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2010年 29卷 9期
刊出日期:2010-09-25
论文
 
       论文
1 实测模态和结构模型同步修正的结构损伤识别方法
>张 纯;宋固全;吴光宇
DOI:
在基于灵敏度分析的有限元模型修正方法基础上,提出一种对实测模态和结构模型同步修正的结构损伤识别方法。即利用有损结构模态与测量噪声在时频域内的差异,以结构有限元模型为基准,对实测模态差进行小波去噪处理,再利用修正后的模态构造目标函数,进行有限元模型修正,经过迭代计算最终可识别结构的损伤。数值算例表明本文方法可有效降低噪声的影响,提高损伤识别的精度。
2010 Vol. 29 (9): 1-4 [摘要] ( 1704 ) HTML (0 KB)  PDF (1224 KB)  ( 613 )
5 基于最优Morlet小波和自项窗的混合时频分析方法研究
>刘文艺;汤宝平;陈仁祥
DOI:
提出了一种基于最优Morlet小波和自项窗的混合时频分析方法。对和机械冲击信号波形相似度较高的Morlet小波进行改进,采用交叉验证法和Shannon熵方法设计了改进Morlet小波参数和小波变换尺度,对信号进行连续小波变换(CWT)以实现滤波消噪;然后,设计了自适应自项窗函数,对Wigner-Ville分布(WVD)交叉项进行移除,消除WVD交叉项的干扰。仿真和实验验证了本文提出的方法可以有效地对含噪信号进行滤波消噪,并可以有效地去除WVD中干扰项的影响,提高时频分析的分辨率和能量聚集性。
2010 Vol. 29 (9): 5-8,27 [摘要] ( 1280 ) HTML (0 KB)  PDF (1330 KB)  ( 590 )
9 基于Hilbert-Huang变换的电力变压器铁心压紧力监测方法
>陈祥献;王婧頔;黄 海;郭 洁;洪凯星
DOI:


摘 要 利用Hilbert-Huang变换对信号的自适应特性,提出一种基于振动法的电力变压器铁心压紧力在线监测方法。通过对铁心振动信号进行经验模式分解(EEMD),得到一组特征模式函数(IMFs),根据铁心振动特性确定出反映压紧力变化的IMFs,计算IMFs的瞬时频率和时频能量分布,用瞬时频率和时频能量分布构建能够表述铁心压紧力的特征矢量,经距离算法计算特征矢量的长度值,实现铁心压紧力变化的在线监测。实验结果表明,由Hilbert-Huang变换得到的铁心振动时频能量分布具有明确的物理意义,提出的特征矢量和距离算法能够有效反映铁心在不同压紧力状况下的振动特性,为电力变压器的振动在线状态监测与故障诊断奠定了良好的基础。







2010 Vol. 29 (9): 9-12,6 [摘要] ( 2170 ) HTML (0 KB)  PDF (1565 KB)  ( 477 )
13 消除经验模态分解中混叠现象的改进掩膜信号法
>赵玲;刘小峰;秦树人;鞠萍华;赵峰
DOI:



摘 要:经验模态分解(EMD)方法能在时频域上正确地描述非平稳非线性信号的局部特征。但由于模态混淆, 当信号组合分量的频率太接近时,常不能得到正确的经验模态分解(EMD)结果。针对这一情况,提出了消除经验模态分解中混叠现象的一种方法——改进的掩膜信号法,并将其应用于风机叶片振动信号的分析中。该方法以能量为基础对掩膜信号的选择进行改进,并通过掩膜信号结合EMD来达到消除模态混叠现象的效果。对风机叶片振动信号进行验证的结果表明,该方法简便易行,可有效分离混叠模态,提取有用信号,并且对白噪声也有削减效果。






2010 Vol. 29 (9): 13-17 [摘要] ( 1441 ) HTML (0 KB)  PDF (1293 KB)  ( 555 )
18 层合复合材料壁板的热颤振特性分析
>杨智春;夏巍;张蕊丽
DOI:

摘要:采用壁板颤振分析的有限元方法,从壁板的正则化弯曲刚度、屈曲临界温升、颤振临界速压和极限环颤振幅值等参数的角度,分析了不同铺层方向和不同铺层顺序对层合复合材料壁板的颤振特性的影响,并给出了几种常见铺层方式层合复合材料壁板的颤振特性。结果表明,在设计复合材料壁板的铺层方向和铺层顺序时,一般可以通过壁板正则化弯曲刚度的大小来对颤振速压进行比较。但是在某些特殊的铺层情况下,随着温度升高,发生频率重合型颤振的耦合模态会发生演变,这时正则化弯曲刚度较大的壁板也有可能在较低的速压下发生颤振。

2010 Vol. 29 (9): 18-22 [摘要] ( 1112 ) HTML (0 KB)  PDF (1410 KB)  ( 452 )
23 爆破震动非一致激励作用下建筑结构响应研究
>陈士海;张安康;燕永峰;徐琪
DOI:



摘要: 爆破地震动与天然地震动相比,具有震动频率高、强度衰减快、震动持续时间短等特点,结构受到的爆破震动激励是非一致的,而目前对于结构在爆破震动非一致激励下的响应研究很少。为此,采用Lagrange插值,实现现场爆破测震数据的非一致激励加载,进而利用动力有限元软件LS-DYNA,模拟并分析一个四层普通砖混结构于不同激励方式(一致激励、多点激励、非一致激励)下结构响应的差异,分析了同一种激励方式下,爆破震动荷载信号震幅、主频的变化对结构响应的影响。此外,还研究了非一致激励条件下结构各层楼板震动的峰值速度之间的变化规律。研究结果表明:同样荷载同种激励方式下,墙体易首先发生破坏;较高频率震动荷载宜采用非一致激励;结构中各层楼板的峰值速度基本随着楼层的增加而增加。






2010 Vol. 29 (9): 23-27 [摘要] ( 1257 ) HTML (0 KB)  PDF (1417 KB)  ( 477 )
28 船体梁在近距爆炸冲击波作用下动态响应的相似律研究
>李海涛;朱 锡;张振华
DOI:


摘 要: 以船体梁在爆炸冲击波作用下发生整体塑性运动响应的理论方法为基础,首先确定了影响梁整体结构最终塑性变形的相关物理量,利用 定律对该问题进行了相似性分析,给出了相似参数和准确相似条件。研究了考虑结构应变率强化效应造成的相似畸变问题,分析了模型缩比尺度、模型应变率大小以及不同结构材料对相似误差的影响。研究发现:随着缩比尺度的减小,或结构应变率响应值的增大,预报误差将增大;所用结构材料的应变率敏感度越高,模型预报原型的误差越大。结论可用于指导船体梁在水下爆炸冲击波作用下动态响应的模型试验设计。







2010 Vol. 29 (9): 28-32 [摘要] ( 1315 ) HTML (0 KB)  PDF (1396 KB)  ( 553 )
33 基于线调频小波路径追踪的阶比双谱分析方法
>罗洁思;于德介;彭富强
DOI:

摘要:为了将双谱用于转速波动下的齿轮故障诊断,提出了一种基于线调频小波路径追踪的阶比双谱分析方法。该方法首先将分析信号的时间跨度在不同尺度下进行等分,形成不同的时间支撑区,然后用多尺度线调频基函数对信号进行投影分解,通过从不同的时间支撑区内投影系数最大的基函数中寻找出使分解信号能量最大的基元函数组合,获得信号包含的能量最大的信号分量,进而得到齿轮啮合频率分量的估计,最后将啮合频率除以齿轮的齿数得到齿轮的转速信号,根据提取的转速信号对时域振动信号进行等角度重采样,对重采样信号进行双谱分析即得到阶比双谱。仿真分析表明,该方法能在低信噪比条件下准确提取转速信号,从而使得双谱估计能合理应用于转速波动下的齿轮故障诊断,应用实例进一步验证了阶比双谱的有效性和优

2010 Vol. 29 (9): 33-37 [摘要] ( 1254 ) HTML (0 KB)  PDF (1452 KB)  ( 581 )
38 基于盲解卷积的柴油机振动信号分离研究
>蔡艳平;李艾华;石林锁;秦 亮;张亚洲
DOI:
基于振动信号分析的故障诊断方法依赖于机械状态特征的有效提取。盲源分离能够从复杂的信号中分离出源信号,是一种有效的特征提取手段。建立的多通道盲解卷积模型和机械系统的振动模型表明了两个模型的一致性,理论上证明了盲解卷积用于机械振动信号分离的可行性。利用MBLMS算法进行实测柴油机振动信号的分离实验,成功分离出了活塞撞击、燃烧和进气阀关闭信号,试验结果证明了盲解卷积能够有效分离柴油机振动信号。
2010 Vol. 29 (9): 38-41 [摘要] ( 1891 ) HTML (0 KB)  PDF (1084 KB)  ( 515 )
42 微分演化算法在结构参数识别中的应用
>唐和生;周进;薛松涛;范存新
DOI:
基于微分演化算法(Differential Evolution, DE)提出了一种新的结构参数识别方法。通过对参数识别反问题转化为一个优化问题,根据实际观测结构响应数据与数值模型系统输出之间的差异建立识别问题的目标函数。利用DE求解该目标函数的全局最小,从而得到最优参数解。DE算法是一种新颖的随机搜索进化算法,通过采取全局优化的策略确保算法得到合理的解。DE算法具有算法简单、编程计算方便、同时收敛速度快、计算结果精度高、和鲁棒性强的优点。本文通过数值模拟及该识别方法在真实结构参数识别中的应用验证该方法的有效性。
2010 Vol. 29 (9): 42-46 [摘要] ( 1057 ) HTML (0 KB)  PDF (1454 KB)  ( 431 )
47 输电导线不均匀脱冰的全过程模拟分析
>鲁元兵;楼文娟;李焕龙
DOI:



摘要:对三跨输电导线体系建立了有限元模型并进行了导线找形,讨论了脱冰前后导线的动力特性,模拟分析了导线脱冰前的稳态响应、脱冰后的瞬态响应及稳态响应,对输电导线不均匀脱冰进行全过程模拟分析。研究发现:本文提出的基于静力平衡的找形方法对于输电导线是一种高效的找形方法,覆冰前后导线自振频率变化很小。导线覆冰30mm后的导线张力和绝缘子串的张力分别是初始张力的3.9倍和4倍。不均匀脱冰对导线的最大张力影响不大,但会使绝缘子串张力显著增加,并产生导线不平衡张力,其瞬态幅值达2倍多的导线初始张力,对输电塔的安全性构成威胁。





2010 Vol. 29 (9): 47-50 [摘要] ( 1258 ) HTML (0 KB)  PDF (1452 KB)  ( 471 )
51 高速动车组悬挂系统横向半主动控制仿真分析
>刘永强;杨绍普;廖英英
DOI:



摘要:提出一种基于加速度阻尼原理的改进型半主动控制,可以克服天棚阻尼半主动控制在高频范围内抑制振动效果差的缺点。突破了以往研究半主动控制只针对单车车辆的限制,利用ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)建立了2动2拖104个自由度动车组模型,并结合Matlab/Simulink对提出的半主动控制方法进行设计和联合仿真。根据联合仿真的结果,从时域和频域两个角度对比两种半主动控制方法对车辆运行平稳性和安全性的影响,并分析控制中时滞对系统性能的影响。结果发现,改进型半主动控制在提高车辆运行平稳性和抗时滞方面效果更佳。



2010 Vol. 29 (9): 51-54 [摘要] ( 1314 ) HTML (0 KB)  PDF (1445 KB)  ( 500 )
55 两端受套筒约束轴向运动梁的横向振动固有频率和模态函数
>李彪;丁虎;陈立群;
DOI:

摘要 研究两端带有扭转弹簧且弹簧系数可任意变化的混杂边界下的轴向运动梁的横向振动。利用混杂边界条件推导任意弹簧系数的系统特征方程以及模态函数。运用数值方法计算系统的固有频率和模态函数。通过数值算例,讨论了弹簧系数对前四阶固有频率随轴向速度变化的影响,以及弹簧系数与系统复模态函数的关系。




2010 Vol. 29 (9): 55-57 [摘要] ( 1192 ) HTML (0 KB)  PDF (697 KB)  ( 512 )
58 球面扁壳在径向脉冲荷载作用下的弹塑性动力响应研究
>李海旺;树学峰;秦冬祺
DOI:



摘要:球面扁壳在径向朝外脉冲荷载作用下,可能发生反直观行为;在径向朝内荷载作用下,则可能发生动力屈曲。本文通过大量的数值分析发现,两种动力响应除各自拥有自己的响应规律外,还拥有许多共同的特点。研究结果表明:在冲击荷载作用下,当荷载为径向朝内并达到一定值时该结构发生动力屈曲,当荷载为径向朝外并达到一定值域时,该结构发生反直观行为;反直观行为和动力屈曲的位移时程曲线均具有突变现象;反直观行为的最终变形模态和荷载方向相反,动力屈曲的最终变形模态与荷载方向相同;扁壳在冲击荷载作用下,发生反直观行为和动力屈曲时,对荷载的微小扰动都极其敏感;发生反直观行为和动力屈曲时的主要内力是薄膜力;反直观行为发生机理与动力屈曲机理基本类同。




2010 Vol. 29 (9): 58-63 [摘要] ( 1236 ) HTML (0 KB)  PDF (1641 KB)  ( 499 )
64 强震后基于泄流激励的映秀湾水电站拦河闸动态检测与损伤评估研究
>李火坤;练继建;杨 敏;张 琦;彭文明
DOI:
2010 Vol. 29 (9): 64-68 [摘要] ( 1688 ) HTML (0 KB)  PDF (2635 KB)  ( 894 )
69 开闭裂纹转轴刚度的解析研究
>王宗勇;林伟;闻邦椿
DOI:


摘  要: 根据材料力学的中性轴理论,解析求解了开闭扩展裂纹转轴刚度,得到了裂纹扩展方向、裂纹垂直方向及耦合方向刚度的解析表达式,进而得到了固定坐标系下的对应刚度,并与传统的余弦刚度模型和高-朱刚度模型进行了对比分析。结论表明:裂纹扩展方向刚度呈现曲边梯形形状,裂纹扩展垂直方向刚度呈现为对称的阶梯形状,而耦合刚度表现为正弦曲线形状;固定坐标系下三个方向的刚度均表现为复杂的波动曲线,且在一个周期内水平刚度和纵向刚度以二分之一周期为分界存在一定的对称性,而偶和刚度存在一定的反对称性等。





2010 Vol. 29 (9): 69-72 [摘要] ( 1260 ) HTML (0 KB)  PDF (1030 KB)  ( 522 )
73 钢夹层板近场水下爆炸抗爆分析及其在舰船抗爆防护中的应用
>黄 超;姚熊亮;张阿漫
DOI:


摘要:未来海军舰船将承担起越来越多的近海作战任务,对舰船在近海作战的生命力研究也就显得越发重要。钢夹层板是一种新兴的夹层式结构,为了解该结构的抗爆性能,计算和分析了近场水下爆炸载荷作用下普通钢板和钢夹层板的动态响应,两种板的单位面积质量相同,计算结果与实验结果符合较好。研究结果表明,钢夹层板在抗变形能力和吸能能力方面较普通钢板具有很大优势,尤其是其保持结构完整性的能力远强于普通钢板。将钢夹层板引入中小型水面舰船的舷侧防护改进和设计,能够提高结构的刚度,减少结构焊接工作量及焊接变形,是提高舰船生命力的一种有效手段。

2010 Vol. 29 (9): 73-76 [摘要] ( 1289 ) HTML (0 KB)  PDF (1192 KB)  ( 568 )
77 高速转子轴承系统碰摩故障仿真研究
>张楠;刘占生;姜兴渭
DOI:




摘要:应用非线性动力学理论对高速碰摩转子系统模型进行了研究,得出滑动轴承支撑下的碰摩转子系统的振动特征。研究了偏心距参数对系统振动特性的影响。对建立的碰摩故障的转子系统的动力学模型应用数值积分方法进行求解,得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随转速、偏心量的变化规律。为准确诊断滑动轴承支撑下的转子碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性具有重要意义。




2010 Vol. 29 (9): 77-81 [摘要] ( 1222 ) HTML (0 KB)  PDF (1304 KB)  ( 524 )
82 Bouc-Wen迟滞模型的改进与音圈电机非光滑迟滞特性的描述
>曾思霖;党选举;张霖
DOI:


摘要:Bouc-Wen模型是基于非线性微分方程的一种迟滞模型,由于三角波等非光滑输入拐点处导数不存在,此模型无法适应此类非光滑输入信号。受信号预处理方法启发,基于不完全微分的柔化思想,文中对Bouc-Wen迟滞模型进行了改进,论述了其对音圈电机非光滑迟滞特性描述的合理性,给出了改进模型的离散形式。在三角波输入下,对原模型和改进模型传输特性进行了仿真比较。结果表明,改进Bouc-Wen模型克服了原模型不足,能有效描述迟滞特性,可实现性好,算法简洁,特别符合高速实时要求。



2010 Vol. 29 (9): 82-85,1 [摘要] ( 1195 ) HTML (0 KB)  PDF (1392 KB)  ( 579 )
86 基于模糊聚类的模态参数自动识别
>孙国富
DOI:

多参考点最小二乘复频域法(p-LSCF)是最近几年来提出的宽频带模态参数识别算法,该算法在抗干扰能力、识别密集模态、以及处理大阻尼复杂结构方面具有非常好的特性。区分真实极点与计算极点是该算法中非常重要的一步,这项工作通常是借助于稳定图由人工完成。对于复杂结构,这个过程尤其繁琐并且耗时。模糊聚类肥西已经在多个领域得到了成功的应用,通过将模糊聚类作为自动分析稳定图的工具引入到模态分析中,实现了模态参数的自动识别。

2010 Vol. 29 (9): 86-88 [摘要] ( 1134 ) HTML (0 KB)  PDF (760 KB)  ( 441 )
89 振动固定板结构体积位移的获取
>吴锦武;丁相玉;张加林
DOI:



摘要:在低频时控制振动板结构的体积位移是降低结构总声功率的一种有效策略。本文提出一种阵列式压电式传感器的设计方法测量固定板体积位移。通过对PVDF传感器阵列输出信号设计的加权系数,使PVDF传感器阵列输出信号为相应结构体积位移。结果表明这种阵列式PVDF传感器的加权系数与施加在振动板表面的外激励力性质(如激励力类型、位置等)无关。并且分析了影响阵列式PVDF传感器的各种因素及其适应性。




2010 Vol. 29 (9): 89-92 [摘要] ( 1531 ) HTML (0 KB)  PDF (1034 KB)  ( 419 )
93 复解析小波变换与振动信号包络解调分析
>张家凡;易启伟;李 季
DOI:
阐述解析小波变换用于振动信号包络解调分析的理论基础。在解析小波傅氏频谱为一实值函数的条件下,论证一个解析小波的虚部是其实部的Hilbert变换,因而简洁地推论出“Morlet组合小波、谐波小波、谐波组合小波也是一类解析小波,它们的实部和虚部构成一对Hilbert变换对”,可用于故障调制振动信号的包络解调分析;另外,还论证了“解析小波变换系数的实部与虚部构成一对Hilbert变换对”的结论。最后,以谐波组合小波为例分析滚动轴承故障振动信号。
2010 Vol. 29 (9): 93-96 [摘要] ( 1232 ) HTML (0 KB)  PDF (1088 KB)  ( 540 )
97 基于Timoshenko梁理论的斜置隔振系统功率流特性分析
>陈 荣;孙玲玲;吴银兵;赵 飞
DOI:
针对工程中常见的斜置隔振装置,建立了复杂振源激励、粘弹性斜置支承与基础梁结构三维耦合隔振系统动力学模型。把隔振器模化为Timoshenko梁,给出了梁纵向、弯曲振动导纳。引入粘弹性分数导数模型来描述粘弹性隔振器的动态特性,并考虑隔振支承多维波动效应,推导了耦合系统动态特性传递矩阵及功率流表达式。数值模拟计算表明,粘弹性隔振器是频率相关的;隔振器高频共振形成驻波是输入系统功率下降趋势变缓的主要原因;在中高频域,输人基础的功率随倾斜角增大而降低。
2010 Vol. 29 (9): 97-101 [摘要] ( 1216 ) HTML (0 KB)  PDF (1178 KB)  ( 514 )
102 覆冰四分裂导线舞动数值模拟研究
>严波;李文蕴;周松;张宏雁
DOI:
用Hamilton变分原理建立动力学平衡方程,利用罚函数法引入各子导线上间隔棒连接点之间的运动约束条件,获得覆冰四分裂导线动力方程。方程采用Newmark法进行时间积分,Newton-Raphson迭代法求解。通过数值算例验证方法的正确性。利用由风洞试验获得的覆冰四分裂导线空气动力系数,通过数值模拟获得初始攻角、风速和档距等对覆冰四分裂导线舞动的影响规律。结果表明,考虑作用于各子导线上空气动力载荷的不同对舞动幅值有明显影响;初始攻角的大小是诱发舞动的关键因素;舞动幅值随风速和档距的增大而增大。
2010 Vol. 29 (9): 102-107 [摘要] ( 1888 ) HTML (0 KB)  PDF (1802 KB)  ( 511 )
108 基于LuGre摩擦模型的轮胎多边形磨损机理分析
>李 勇;左曙光;雷 镭;杨宪武;吴旭东;黄 铧
DOI:
多边形磨损是汽车轮胎磨损研究中的一个新课题,具有重要的理论价值和研究意义。考虑轮胎接地磨擦的非线性特性,建立了基于LuGre摩擦模型的轮胎多边形磨损的动力学模型。通过仿真给出了能够引起自激振动的车速和轮胎初始前束角范围。这些结果为减小或消除轮胎的自激振动提供了理论依据。
2010 Vol. 29 (9): 108-112 [摘要] ( 2011 ) HTML (0 KB)  PDF (1159 KB)  ( 456 )
113 风浪作用下HYSY-981半潜式平台动力响应的数值模拟
>朱 航;马 哲;翟刚军;欧进萍;
DOI:
半潜式平台是适用于深水油气开发的一种浮式平台,平台的运动响应与锚泊系统的张力是平台结构设计或优化设计的重要基础。本文通过时域方法分析了HYSY-981半潜式平台在风浪联合作用下的非线性运动响应。其中随机波浪的时历曲线是由Jonswap谱生成,波浪载荷通过边界元方法计算,风载荷通过1:100的模型由风洞实验确定,锚泊系统拉力的计算采用了分段外推-校正法,平台的运动方程通过Runge-Kutta法求解。根据计算所得的平台运动响应时程曲线,计算了平台位移的功率谱密度曲线。计算结果表明,平台的水平运动主要受低频载荷影响,而平台的垂荡和偏转运动在波频范围内响应较大。
2010 Vol. 29 (9): 113-118 [摘要] ( 1880 ) HTML (0 KB)  PDF (1550 KB)  ( 480 )
119 基于SVR 方法的有限元模型确认中不确定性建模研究
>朱 跃;张令弥;郭勤涛
DOI:
针对模型确认中结构有限元模型不确定性建模问题,采用D最优实验设计方法生成无明显分布规律的样本空间,提出用支持向量机回归(Support Vector Regression)方法建立结构响应和不确定参数之间的映射关系,给出了基于SVR方法进行不确定建模的一般步骤,引入了三级检验对支持向量机响应面模型的精度和泛化能力进行全面评价,以GARTEUR模型为仿真算例,比较了向量机响应面模型和幂多项式响应面模型,结果证明了该方法对模型的不确定性建模问题具有较高的精度,具有较好的推广性。
2010 Vol. 29 (9): 119-122, [摘要] ( 1077 ) HTML (0 KB)  PDF (1405 KB)  ( 437 )
123 预测地铁环境振动的三维分析模型
>尹志刚;丁洁民
DOI:
利用叠加原理发展了管模型,克服了管模型不能计算自由表面处的振动反应和只适用于深埋隧道的缺陷。土体中任意一点位移表示为波数-频率域的函数,经傅立叶逆变换获得空间域的反应值。应用MATLAB编制了计算程序,对振动波在隧道和土体中的传播规律进行了分析。
2010 Vol. 29 (9): 123-125, [摘要] ( 1602 ) HTML (0 KB)  PDF (936 KB)  ( 422 )
126 四维Qi系统的参数自适应控制
>梁翠香;唐驾时;萧 寒
DOI:
基于Routh-Hrtwitz稳定性理论及Hopf分岔理论分析了四维Qi系统第二类非零平衡点的动力学行为,并通过绘制分岔图及最大Lypunov指数谱验证理论分析结果。给出了基于系统变量为观测量的参数自适应控制器,该控制器能自动调整控制参数,在参数受到较大扰动的情况下保持系统渐近稳定,并利用Lyapunov直接方法证明了受控系统的全局稳定性。通过数值模拟证明了文中所给的控制方法具有较快的收敛速度。
关键词:Qi系统 非零平衡点 参数自适应控制 参考模型
2010 Vol. 29 (9): 126-128, [摘要] ( 1590 ) HTML (0 KB)  PDF (968 KB)  ( 454 )
129 爆破作业对临近建筑物振动舒适性的影响分析
>宋志刚;白 羽;金伟良
DOI:
爆破会产生明显的地面振动从而引起临近建筑物的振动,评估这些振动对周边建筑物的影响是工程中经常面临的问题,本文结合典型案例介绍了爆破对周边建筑物影响的评估过程。通过观测周围建筑裂缝状况,测定离起爆点最近建筑处地面运动速度和地面、楼面运动加速度,结果表明所面临的问题不是一个安全性问题,而是一个典型的振动舒适性问题,进一步评估了居住区的振动舒适性,并结合振动剂量法估计了爆破作业对居民居住舒适性的影响程度和影响范围。
2010 Vol. 29 (9): 129-133 [摘要] ( 2028 ) HTML (0 KB)  PDF (1216 KB)  ( 436 )
134 多维爆破地震动作用下框架结构动态响应有限元时程分析
>陈士海;魏海霞;张安康;毕卫国
DOI:
爆破震动的幅值、频率与持续时间是结构爆破震动响应与破坏的重要参数,爆破安全规程规定地面建筑物的爆破震动判据采用质点峰值震动速度和主震频率,但没有指明是三向速度的合速度还是单向速度,给爆破震动判据应用带来不便。文中采用有限元时程分析讨论了不同爆破震动频率速度荷载作用下结构的动态响应,指出在较高频率的爆破震动荷载作用下,框架结构对竖直向地震波响应较大,易在竖直向地震波作用下产生破坏,并可以将三维爆破震动中最大震动速度幅值作为爆破震动安全标准值;在较低频率的爆破地震荷载作用下,震动的水平荷载引起结构的破坏是主要的,应考虑水平最大荷载的爆破震动安全标准值。即结构抗震的安全标准在高频时以垂直荷载速度峰值为准;在低频时以水平荷载速度峰值为准。
2010 Vol. 29 (9): 134-137 [摘要] ( 1238 ) HTML (0 KB)  PDF (1081 KB)  ( 439 )
138 超声换能器接触界面的非线性谐波
>李战慧;吴运新;隆志力
DOI:
超声波在换能器中的非线性不仅引起劈刀振动的混乱而且导致芯片键合的失效,本文建立了超声波在接触界面传播的模型,并进行了数学仿真,最后在试验平台上采用多普勒测振仪测量了不同接触界面压力条件下的劈刀的振动波形,用剪切强度测试仪测试了键合强度。波形的畸变和高次谐波的产生是由于接触界面层的非线性引起的,为了保证键合强度应该将变幅杆和劈刀之间的拧紧力矩设定在一个合适的范围内,使接触界面层材料的二阶非线性系数最小。可以通过检测劈刀的高次谐波来反映超声键合的强度。
2010 Vol. 29 (9): 138-141 [摘要] ( 1517 ) HTML (0 KB)  PDF (967 KB)  ( 452 )
142 二端连续元件动力学特性的矩阵描述法
>李江涛;王纬波;吴有生
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在元件坐标系下,分别推导了简谐激励下横向振动的欧拉—伯努利梁和纵向振动的杆的输入端状态向量及输出端状态向量与微分方程的解的关系。在状态向量正方向的定义相同时,给出了向前传递矩阵、向后传递矩阵、阻抗矩阵和导纳矩阵的解析公式,研究了四种矩阵的特性。结合欧拉梁和杆的相关公式,得到了一般二维梁的传递矩阵和广义阻抗矩阵的解析公式。数值算例表明:在激励频率较低时,本文方法与有限元法的结果基本相同。最后,讨论了动力学中的矩阵描述法(阻抗矩阵法、导纳矩阵法和传递矩阵法)与静力学中的矩阵描述法(位移法、力法和混合法)的对应关系。矩阵描述法有利于利用计算机编程计算动力学问题,文中推导的公式可用于连续系统的动力学分析,计算工作量不大且精度较高。
2010 Vol. 29 (9): 142-145 [摘要] ( 1382 ) HTML (0 KB)  PDF (935 KB)  ( 408 )
146 基于泄流响应的高拱坝模态参数辨识与动态监测
>张建伟;康迎宾;张翌娜;赵 瑜
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模态参数的准确辨识是对在线结构进行损伤诊断和状态监测的难点和核心之一。以二滩高拱坝原型测试为背景,结合随机子空间算法与改进的稳定图对泄流激励下的拱坝模态参数进行辨识,并实现对高坝振动状态的长期在线监测,为结构的安全评估提供依据。针对时域法所面临的模型定阶困难和噪声干扰以及由它们所引起的虚假模态辨识与剔除问题,利用改进的稳定图方法对模态参数进行更为精确辨识,并与ERA算法的识别结果进行对比。研究表明,该方法具有良好的品质与较高的计算精度,具有良好的工程应用前景。
2010 Vol. 29 (9): 146-150 [摘要] ( 1658 ) HTML (0 KB)  PDF (1422 KB)  ( 472 )
151 坐姿人体的冲击动力学响应分析
>颜璘娟;杨智春;罗亨存
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基于人体生物动力学模型简化原则建立了坐姿人体二维有限元模型,计算得出人体坐姿模型在不同冲击工况下的动力学响应。结果表明,坐姿人体受垂直方向冲击时,头部加速度和速度响应较大,同时头部伤害指标值(Head Injury Criterion,HIC)远大于水平冲击时的头部伤害指标值。受水平冲击时,人体腰部的加速度响应较大。在提供安全带保护的情况下,尽管骨盆处安全带能起到一定的保护作用,但肩部安全带的保护效果更为明显;此外,同时使用肩部和骨盆处安全带能大幅降低坐姿人体的加速度响应和头部伤害指标,是一种有效的安全保护措施。
2010 Vol. 29 (9): 151-154, [摘要] ( 1716 ) HTML (0 KB)  PDF (1508 KB)  ( 502 )
155 旋转冲压转子-动静混合气体轴承系统振动特性仿真研究
>张广辉;刘占生;田 新
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本文研究了旋转冲压压缩转子涡动时,在进气道压缩气流激力作用下的动静压混合气体轴承-柔性转子系统非线性动力学特性。首先对压缩进气道的内部流场进行分析,获得作用在转子上的非线性复杂激振力模型;同时采用有限单元法对旋转冲压发动机中动静压混合气体轴承转子系统(多自由度)进行建模,对含时间项的气体润滑雷诺方程与转子运动学方程进行耦合求解。通过动力学仿真获得了该系统在不同供气压力及不同偏心距作用下的轴心轨迹图与频谱图。研究结果表明,适当的选择供气压力与偏心距,可以降低旋转冲压压缩转子-动静混合气体轴承系统的振动幅值并提高其稳定性。
2010 Vol. 29 (9): 155-160 [摘要] ( 1288 ) HTML (0 KB)  PDF (1750 KB)  ( 571 )
161 行星齿轮传动动力学研究进展
>卜忠红;刘 更;吴立言
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围绕行星齿轮传动系统振动和动载荷问题,本文从分析模型、固有特性预测分析、动态响应计算方法与特性、振动抑制和实验研究五个方面综述了近20年来动力学的研究进展,重点阐述了一些可用于指导行星传动动态设计的结论。最后就现有研究中存在的主要问题及研究方向提出了建议。
2010 Vol. 29 (9): 161-166 [摘要] ( 1269 ) HTML (0 KB)  PDF (2088 KB)  ( 499 )
167 用无网格法分析带压电层的裂纹板的振动特性
>王 砚;王忠民
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将无网格伽辽金法(EFGM)应用于求解含压电层裂纹板的横向自由振动问题。建立了系统的能量泛函,根据弹性动力学推广的Hamilton原理和引入无量纲量,推导了含压电层的裂纹矩形薄板的变分式;建立了无网格伽辽金法离散的控制方程。通过数值计算,得出了薄板的无量纲固有频率随裂纹和压电片几何参数的变化曲线,分析了裂纹的参数和数量对矩形薄板的横向振动特性的影响。
2010 Vol. 29 (9): 167-169, [摘要] ( 1156 ) HTML (0 KB)  PDF (1050 KB)  ( 457 )
170 基于舍一交叉验证优化最小二乘支持向量机的故障诊断模型
>李 锋;汤宝平;章国稳
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提出一种基于舍一交叉验证优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的旋转机械故障诊断模型。首先将故障信号EMD分解为平稳IMF分量,再选择表征故障调制特征的IMF分量并构造瞬时幅值欧式范数作为故障特征矢量输入到舍一交叉验证(leave-one-outcross-validation, LOO-CV)优化线性核LS-SVM中进行故障识别。EMD分解可自适应分离故障调制信号;瞬时幅值欧式范数矢量的不同表征各类故障的差异;舍一交叉验证优化惩罚因子可以使线性核LS-SVM克服对故障类型与模式编号映射关系先验知识的依赖,提高LS-SVM的故障预测精度和自适应诊断能力。一个深沟球轴承故障诊断实例说明该模型的有效性。
2010 Vol. 29 (9): 170-174 [摘要] ( 1297 ) HTML (0 KB)  PDF (1317 KB)  ( 513 )
175 裂纹对齿轮三维弹性体振动声辐射特性影响的研究
>邵忍平;徐志锋;薛 腾
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通过模拟齿根裂纹和分度圆裂纹情况下齿轮体的声场指向特性来研究裂纹对齿轮结构声场特性的影响。建立了齿根裂纹和分度圆裂纹的三维弹性体模型,利用ANSYS软件进行了动力学特性分析和模态分析,在此基础上将模态分析所得到的各种结果参数导出,根据厚圆盘的声辐射理论、并通过MATLAB编程数值模拟了齿根裂纹和分度圆裂纹故障齿轮辐射的声场特性,得到各自在r =0.5m球面上的声压指向分布特性以及轴向声压分布大小,通过对研究结果的分析比较,探讨了不同位置的裂纹和不同大小的裂纹对齿轮结构振动声特性的影响程度,给出了裂纹的影响规律。这为工程实际中采用声学方法进行故障定征和判别提供一定的理论基础。
2010 Vol. 29 (9): 175-180 [摘要] ( 1755 ) HTML (0 KB)  PDF (1418 KB)  ( 447 )
181 基于非线性数值模拟的工程船靠泊响应研究
>蒋致禹;顾敏童;谢仲安;赵永生
DOI:
采用附加质量模型,对工程船的靠泊碰撞进行有限元数值模拟。研究了停泊船及橡胶护舷在靠泊船冲击力下的响应。根据最大靠泊力、吸能比、靠泊极限速度及对船体的冲击响应等指标分析了方型、半圆型及混合型橡胶护舷的表现,从船体结构安全性角度出发对护舷结构的型式选取提出建议。
2010 Vol. 29 (9): 181-184 [摘要] ( 1163 ) HTML (0 KB)  PDF (1087 KB)  ( 433 )
185 齿轮传动系统损伤检测与多故障分类研究
>邵忍平;李永龙;曹精明;徐永强
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研究了数据挖掘的支持向量机的智能故障检测与诊断方法。通过对齿轮系统在不同的运转状态下的工作状况进行试验测试分析,获取了有关的测试信号,并对不同的故障振动特征信号进行了特征提取与分析研究。在此基础上将支持向量机引入到齿轮传动的损伤检测与诊断之中,建立了两分类和多分类分类器,研究了支持向量机的两分类和多类分类算法。通过分析处理、训练和测试仿真数据以及齿轮振动特征信号,对齿轮系统在各种不同转速下不同故障进行了预测、分类和诊断。研究表明, 支持向量机能够很好的区分不同运转状况下各种典型齿轮损伤与故障,低转速下识别率更高,为95%,特别是对各种复合类故障具有较高的识别精度、识别率在81%以上。它在齿轮故障诊断中具有较好诊断识别能力与发展前景,是一种有效地损伤检测与诊断新方法。
2010 Vol. 29 (9): 185-190 [摘要] ( 1216 ) HTML (0 KB)  PDF (1691 KB)  ( 549 )
191 振动式微型发电机的研究进展
>邱清泉;肖立业;辛守乔;黄天斌;
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振动能量采集系统可广泛应用于为无线传感器节点和低功耗电子设备供电。振动式微型发电机是振动能量采集系统中的关键部件,可分为电磁式、压电式、静电式、磁致伸缩式和复合式等类型。本文综述了振动式微型发电机结构、形式、以及理论仿真模型的最新进展,分析了振动式微型发电机面临的困难和发展趋势。
2010 Vol. 29 (9): 191-195 [摘要] ( 2084 ) HTML (0 KB)  PDF (1407 KB)  ( 1197 )
196 磁流变弹性体隔振缓冲器设计及实验研究
>夏永强;余 淼;刘胜龙
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磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场控制的智能材料,在半主动控制、着陆缓冲等方面具有广阔的应用前景。本文在此基础上探讨了基于磁流变弹性体的隔振器的磁路计算方法和结构设计准则,并设计出隔振器原型样机,通过改变控制电流和正弦波激振频率,考察隔振器的振动控制响应特性。实验结果表明在一定的频率范围内,该隔振器具有良好的隔振效果。
2010 Vol. 29 (9): 196-200 [摘要] ( 1584 ) HTML (0 KB)  PDF (1452 KB)  ( 526 )
201 基于小波域AR 模型的直升机结构模态参数辨识
>何绪飞;邓忠民;武晓东
DOI:
小波变换具有良好的时频分辨率,在结构动特性参数辨识领域引起了广泛的关注。利用连续小波变换,
给出一种小波域的模态参数识别算法。对某型号直升机机身的时序响应进行分析,使用Coiflets小波基函数建立小波域的
自回归(AR)模型。模型系数决定了系统的动力学特性,利用伪逆法求解模型的特征矩阵,系统模态参数的辨识问题就转
化为求解特征矩阵的特征值和特征向量。讨论了小波变换尺度、时移参数及噪声对模态参数辨识精度的影响。将模态识
别结果分别与有限元分析及其它方法所得结果进行比较,表明文中所用小波变换方法分辨率高、抗干扰能力强,适用于
直升机结构的模态参数辨识。
2010 Vol. 29 (9): 201-205 [摘要] ( 1140 ) HTML (0 KB)  PDF (1226 KB)  ( 416 )
206 深水立管两向自由度涡激振动的数值分析
>唐世振;黄维平;刘建军
DOI:
对更加符合实际情况的两向自由度涡激振动进行数值分析。研究四种不同质量比(m*=14.45,8.30,3.50和m*=1.87)情况时,流向振动与横向振动幅值和频率之间的关系。结果表明,在大质量比(m*=14.45,8.30)时,流向振动频率基本可以看做横向振动频率的2倍,并且流向振动幅值相对于横向振动幅值来说可以忽略不计,符合现有实验研究结果;当质量比较小(m*=3.50,1.87)时,顺流向振动幅值并不能被忽略,尤其在顺流向处于锁频时。两向振动的主频率基本维持2倍关系,但是除主频率外还具有相同或相似的振动频率。
2010 Vol. 29 (9): 206-211 [摘要] ( 1243 ) HTML (0 KB)  PDF (1135 KB)  ( 1233 )
212 应用混合变量最小势能原理求解悬臂弹性矩形板的稳定
>陈英杰;付宝连;孟德亮
DOI:
本文将混合变量的最小势能原理推广到求解弹性矩形薄板的稳定问题中,求解了悬臂弹性矩形薄板的稳定问题,并给出了相应问题确定临界载荷的特征方程及计算结果,为工程中薄板的设计计算提供了有效的参考,尤其是对现代建筑和桥梁中的受压构件的稳定设计和计算提供了一个简捷有效的计算方法。通过文中计算表明,混合变量的最小势能原理适用于矩形板稳定问题的求解.
2010 Vol. 29 (9): 212-217 [摘要] ( 1607 ) HTML (0 KB)  PDF (1228 KB)  ( 462 )
218 正交面齿轮传动系统非线性振动特性研究
>杨 振;王三民;范叶森;刘海霞
DOI:
作为一种新型传动形式,面齿轮传动在高速大功率场合的应用越来越多,其非线性振动特性分析对提高其工作可靠性具有重要意义。为研究正交面齿轮传动系统的非线性动力学特性,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、阻尼和外激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF(Poincaré-Newton-Floquet)方法对系统的动力学微分方程进行求解。计算结果表明:随着转速增大,系统呈现混沌-周期-混沌的运动特征,不同的混沌区域间存在周期窗口;在不同的参数条件下系统会出现4种动态响应,即简谐响应、次谐波响应、拟周期响应及混沌响应;不同的响应特性对应的动载系数幅值差别非常大,应尽量调节系统转速,使系统的动态响应保持在周期窗口内。
2010 Vol. 29 (9): 218-221, [摘要] ( 1246 ) HTML (0 KB)  PDF (1191 KB)  ( 465 )
222 基于时频奇异谱的柴油机缸盖振动信号特征提取研究
>吴定海;张培林;张英堂;任国全;徐超
DOI:
针对柴油机故障特征提取问题,提出了一种基于连续小波变换时频分布奇异谱的缸盖振动信号特征提取方法。复Morlet小波变换的时频分布矩阵能从时频两域表征缸盖振动信号的局部特征和能量分布,结合奇异值分解理论将时频分布矩阵分解成能够简捷反映时频分布基本特征的奇异值序列,并运用类内类间可分离性判据对奇异值特征子集进行优选和分析,解决时频分布信息的降维和有效特征参数的提取,试验分析验证了该方法提取的特征具有较好的抗噪声干扰能力和可区分度。
2010 Vol. 29 (9): 222-225 [摘要] ( 1131 ) HTML (0 KB)  PDF (1189 KB)  ( 524 )
226 高速铁路富水黄土隧道隧底循环动载试验研究
>
DOI:
在高速列车循环振动荷载作用下,隧道仰拱和仰拱底部地基土中垂直振动速度和土压力沿深度的传递与衰减规律,是隧道设计不可缺少的重要参数。对于洞身位于地下水位以下的隧道,还需要考虑水压力的影响。国内外尚未见到有关这些问题研究的任何报道。依托铁道部科技研究开发计划重大课题,首次在富水黄土隧道内进行了模拟高速列车振动效应的循环动载试验,获得了不同加载频率下隧底垂直振动速度和土压力沿深度的衰减规律、恒定加载频率下不同深度的土压力变化规律、仰拱底部超静水压与不同频率下加载次数的关系。研究成果为隧道仰拱厚度和填充材料的优化设计提供了可能,为类似条件下隧道的设计和施工提供了试验依据和技术支持。
2010 Vol. 29 (9): 226-230 [摘要] ( 1003 ) HTML (0 KB)  PDF (1229 KB)  ( 587 )
231 可逆式冷轧机振动机理研究
>闫晓强;张 
DOI:
某钢铁公司引进德国SMS双机架可逆式冷轧机组,在轧制带钢过程中F2轧机发生了异常严重振动现象,导致带钢和支承辊表面上生成明暗振纹。通过现场综合测试、信号分析、理论研究与计算机仿真,确定了引起异常振动的原因。
2010 Vol. 29 (9): 231-234 [摘要] ( 1150 ) HTML (0 KB)  PDF (945 KB)  ( 487 )
235 饱和砂土振动注浆的有限元模拟
>雷金山;阳军生;杨秀竹
DOI:
在有限单元法基础上,考虑大位移大应变情形,采用套叠屈服面模型对饱和砂土振动注浆进行了数值模拟和分析。当振动荷载分别作用在孔底或孔壁上时,同一振动力随振动时间增长,残余孔压和峰值孔压均有所增加。振动力越大,历经同一振动时间的残余孔压和峰值孔压越大。当振动荷载作用持续一段时间,然后再施加注浆压力,发现孔壁中间节点径向位移达到最大值,向两端位移逐渐减小。
2010 Vol. 29 (9): 235-237 [摘要] ( 1195 ) HTML (0 KB)  PDF (844 KB)  ( 449 )
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