2010年, 第29卷, 第12期 
刊出日期:2010-12-25
  

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    论文
  • 刘艳;王如彬;张志康;焦贤发;
    . 2010, 29(12): 1-7,17.
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    本文在考虑抑制性神经元作用的情况下,利用随机相变动力学理论对由神经振子群组成的神经网络进行相位编码的分析研
    究。建立了一种抑制性神经元耦合作用下的随机非线性相变动力学模型,并依据所建立的模型对其自发活动以及在刺激作用下的动
    态演化过程进行数值分析。研究结果表明网络中抑制性神经元的存在能够降低兴奋性神经振子集群的数密度的幅值,并且抑制性神
    经元耦合系数的增大能够控制兴奋性神经振子集群的变化趋势。在刺激条件下,随着刺激强度的变化能够改变神经振子的发放频率。
    并且我们还考察了不同刺激情况下的相位编码的数密度演化。

  • 陶新民;刘福荣;童智靖;杨立标
    . 2010, 29(12): 8-12,2.
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    针对传统支持向量机(SVM)算法在数据不均衡情况下无法有效实现故障检测的不足,提出一种基于过抽样和代价敏感支持向量机相结合的故障检测新算法。该算法首先利用边界人工少数类过抽样技术(BSMOTE)实现训练样本的均衡。为减少人工增加样本带来的噪声影响,利用K近邻构造一个代价敏感的支持向量机(CSSVM)算法,利用每个样本的代价函数消除噪声样本对SVM算法分类精度的影响。将该算法应用在轴承故障检测中,并同传统的SVM算法,不同类代价敏感SVM-C算法,SVM和SMOTE相结合的算法进行比较,试验结果表明当样本不均衡时,建议算法的故障检测性能较其他算法有显著提高。

  • 薛运虎;韦凌云;赵玫;郝仰梅;唐天兵
    . 2010, 29(12): 13-17.
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    具有频率约束的桁架结构形状和尺寸优化设计是一个难度大的非线性动力优化问题。形状和尺寸变量的耦合通常导致收敛困难,而频率约束则使得动力灵敏度分析困难,传统的优化准则法和数学规划法难于求解。本文将单纯形算法、子空间变维技术、均匀变异有机融入郭涛算法,提出一个混合演化算法,避开繁琐的动力灵敏度分析,简单、有效地求解这类桁架形状和尺寸优化问题。典型的桁架算例验证了算法的有效性和可靠性。



  • 李孟麟;段发阶;欧阳涛;孔祥洪;季茂林
    . 2010, 29(12): 18-21.
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    基于叶尖定时原理采集的旋转机械叶片振动信号是多频率混叠的欠采样信号,通过分析振动信号的数学模型,提出了在均匀转速下利用两个叶尖定时传感器构成有延迟的双通道,采用旋转不变子空间技术(ESPRIT)辨识多个叶片振动频率的新方法。介绍了该方法的理论依据,推导了频率估计解模糊的具体步骤,通过计算机仿真和模拟振动平台气激实验分析了该方法频率估计性能,验证了其在工程实践中的有效性。


  • 徐 峰;彭海阔;孟 光
    . 2010, 29(12): 22-25.
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    用基于损伤因子的损伤识别方法对板架结构损伤进行识别。先将板架结构简化为多个板的组合;基于损伤前后模态振型从应变能角度推导损伤因子的表达式,用通用有限元软件ANSYS计算两种损伤工况下损伤前后的模态振型,再用B样条法拟合损伤因子曲面从而对损伤的位置进行识别。最后用实验验证了该方法。该方法对于识别板架结构的单个损伤具有较好的可靠性,并可以为识别多损伤位置提供较好的方法指导。


  • 尤晋闽;陈天宁
    . 2010, 29(12): 26-29.
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    基于粗糙表面形貌的统计参数,综合考虑微凸体的完全弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形机制,建立了结合面静摩擦系数的统计模型。该模型反映了静摩擦系数是由接触材料性能参数、表面形貌统计参数以及法向载荷共同决定的。通过仿真研究了微凸体高度的随机分布、塑性指数以及法向载荷等因素对静摩擦系数的影响规律。结果表明,修正的指数分布相比简单的指数分布对高斯分布有着较好的近似,且预测值近似等于高斯分布预测结果的均值;静摩擦系数随着塑性指数的增大而减小且变化趋缓;法向载荷增大时,静摩擦系数呈现减小的趋势,但在双对数坐标系下最大静摩擦力仍与法向载荷呈线性正比的关系。


  • 沈仁发;郑海起;祁彦洁;康海英
    . 2010, 29(12): 30-33.
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    提出了一种基于模糊粗糙集理论的模式识别方法,将动态聚类法和方差分析法引入连续属性模糊化,获取模糊隶属函数,避开了粗糙集理论属性离散化过程带来的信息丢失;利用 检验判断分类的合理性,克服了人为确定分类数目的缺点;应用模糊化得到的模糊决策表进行条件属性约简,通过属性值约简,提取了清晰、简明的故障模式规则。轴承故障模式识别结果表明,该方法对比一般粗糙集理论,有效地提高了模式识别精度,在实际模式识别中具有很好的应用价值。






  • 张善元;张涛
    . 2010, 29(12): 34-38.
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    首先利用线性的动力屈曲方程,对受压的理想圆柱壳稳定性进行了动力分析。接着利用随时间周期变化的轴压载荷,导出了Mathieu方程,讨论了轴压柱壳的参数共振。在Donnell-Kármán大挠度方程中引入惯性力和阻尼力给出圆柱壳的非线性运动方程,借助Bubnov-Galerkin法,将其转化为含有三次非线性的常微分方程。在定性分析的基础上,利用次谐轨道Melnikov函数和同宿轨道的Melnikov函数分别给出了前屈曲和后屈曲情况下发生Smale马蹄型混沌的临界条件。在此基础上,选用适当参数借用MATLAB数学软件,计算了运动时程曲线、相图和Poincaré映射,给出了混沌运动的数字特征。


  • 刘启能
    . 2010, 29(12): 39-41.
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    利用一维固-流结构矩形声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性。并利用色散法研究了弹性波的传输特性随模式量子数和矩形边长的变化规律。得出了一些不同于一维非受限声子晶体的新特征, 即一维矩形声子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关。



  • 王小兵[];刘应华[];陈建军[]
    . 2010, 29(12): 42-48.
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    针对THUNDER型压电驱动器这一类特殊结构形式,提出了一种包含4个位移节点,8个温度节点和2个电势节点的热机电耦合混合有限元模型,并基于虚功原理推导了热机电耦合有限元方程。针对物理属性截然不同的冷却阶段、再极化阶段和驱动阶段开展了动力学研究,并利用初始位移这一变量将它们有机地联结了起来;系统地分析了该类驱动器的热机电耦合问题。数值算例表明:该混合有限元模型具有良好的计算精度;THUNDER型压电驱动器的驱动性能与其制造过程密切相关,且其驱动位移与外载荷的凹曲线关系使其具有良好的综合驱动性能;在实际应用中,当温度发生变化时,热应变对驱动性能具有重大影响,而焦电效应的影响相对较小但仍十分明显,体现出对THUNDER型压电驱动器开展热机电耦合动力学研究的重要性。

  • 李春祥;刘晨哲;申建红;;李锦华
    . 2010, 29(12): 49-54.
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    雷暴天气下击暴流之类的高强风对诸如输电塔这样的晶格状结构具有很大的破坏性。因此,建立可靠合理的下击暴流风速模型来分析这些结构在这种极端风荷载作用下的动力响应是很有必要的。通过运用一些时频分析工具可以发现:下击暴流风速表现出明显的非平稳性。而且,下击暴流非平稳风速时程可以分解为随时间变化的平均风速即时变平均风速与具有一定相关性的随机脉动成分。本文基于Holmes平均风速模型和Vicroy风速竖向分布模型,使用Deodatis提出的均匀调制非平稳随机场的模拟方法,数值模拟了雷暴天气下击暴流行进路线上某一固定位置处的竖向分布风速场。在随机脉动成分的数值模拟过程中,引入了三次样条函数插值技术,以减少Cholesky分解的次数,进一步提高了数值模拟雷暴天气下击暴流风速的效率。

  • 林健富;程瀛;黄建亮;陈树辉
    . 2010, 29(12): 55-59.
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    在大型建筑的结构健康监测中,要对大量不同类型的传感器采集到的数据信号进行处理。基于Oracle数据库开发平台,根据各传感器的分类、采集的时间,建立相应的数据库系统。该系统能有效地对采集到的海量数据进行存储、管理、查询及异常数据的预警处理。本文将着重介绍该数据库系统的功能、特点、结构以及系统的框架组成,并以振弦式应变传感器采集到的数据信号的实例描述该系统处理海量数据的特点。

  • 张玮
    . 2010, 29(12): 60-63.
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    大质量舰用设备一般利用浮动冲击平台进行抗冲击能力评估,但试验过程复杂,费时、费力且花费较多。近些年随着非线性有限元技术的发展,利用有限元法对浮动冲击平台试验仿真考核舰用设备抗冲击性能成为可能。本文针对浮动冲击平台上舰用设备抗冲击能力进行研究,利用有限元软件ABAQUS进行水下爆炸分析,考虑流固耦合效应,研究浮动冲击平台上的安装设备在不同爆炸距离和不同炸药深度下的冲击响应,为舰用设备特别是大质量设备的抗冲击能力的评估和大型浮动冲击平台的设计提供参考。

  • 何 敏;王建国
    . 2010, 29(12): 64-66.
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    用模糊神经网络理论的非线性处理能力,以试验数据作为网络训练及验证数据,找出电磁驱动主动质量阻尼器控制系统在更为宽泛的条件下其线圈输入电压、质量块相对运动速度和系统输出电磁力之间的关系,建立EMD系统的智能模型,仿真结果表明可以有效改善现有力电关系模型的计算效果。




  • 杨德森;陈欢;时胜国
    . 2010, 29(12): 67-70,8.
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    如何利用较少的阵元个数得到比较理想的空间分辨力,准确找到噪声源位置,一直是人们比较关心的问题,因此本文介绍了基于最大似然估计的辐射噪声源近场定位方法,并利用遗传算法寻求最大似然估计的全局最优解,从而实现噪声源近场定位,其具有比常规聚焦波束形成更高的空间分辨力,且可以有效实现相干声源近场定位。通过计算机仿真详细分析了信噪比、测量距离及基阵孔径对本文算法定位性能的影响,说明了仅利用小孔径基阵就可实现辐射噪声源近场高分辨定位,最后通过湖试实验验证了本文方法的有效性,具有一定的工程应用价值。

  • 李 暾;陈政清;李寿英
    . 2010, 29(12): 71-78.
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    在建立了水线运动与拉索振动相互耦合的三维连续弹性拉索风雨激振理论模型的基础上,通过振型分解,得到了以拉索各阶振型表示的拉索运动微分方程。利用该理论模型对实际拉索发生风雨激振时拉索和水线的运动规律进行了分析,结论表明:拉索风雨激振具有“限速”、“限幅”的特征;拉索的振动包含多阶拉索固有频率,拉索模态间相互耦合,并不断转化;水线沿拉索表面周向的运动具有一定的周期性,运动时程曲线并非呈正弦规律,其运动频率与拉索振动频率基本一致;水线沿拉索轴向分布不是一条直线,处于平均竖向气动力突降区的水线长度对拉索的振幅有较大的影响。

  • 王艳林;吴兰鹰;王自东;陈明文
    . 2010, 29(12): 79-83.
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    本文研究了一种新型输液管路弯头,对其固-液耦合动力特性进行了数值计算,分析了导流器不同结构参数对其导流特性的影响,并校准了输液管路弯头的强度与刚度要求。研究结果表明:原始弯头的内部总压差为29506.27Pa,最大变形量为2.0689×10-5m,其变形方式是两侧拉长,中间向里凹,曾双椭圆形,对弯头具有“拉直”效应;当导流器按黄金比例排列,片数N为2,横截面弯曲半径R为200mm,出口延长度L为40mm设计时,其内部总压差为10707Pa,比原始弯头减小了63.71%,该优化结构的最大变形量为3.3039×10-4m,亦能满足强度与刚度要求,由于导流器弧度的存在使得导流器向外侧偏移而变形。

  • 陈海卫;张秋菊;苏高峰
    . 2010, 29(12): 84-88.
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    为深入研究波轮式全自动洗衣机的摆动问题,讨论了其悬挂系统的受力情况并详细分析了其切向阻尼力的构成形式;采用旋转坐标变换的方法将文献[5]中振动模型转为自治形式,分析了自治系统的平衡点及其求解方法;采用数值分岔软件AUTO[6]完成了自治系统的分岔分析,指出了脱水过程中的Hopf分岔现象,解释了摆动现象起源于自治系统解的不稳定性,进而讨论了Hopf点与脱水转速、脱水负载、悬挂系统轴向阻尼和悬挂弹簧刚度间的关系,并分析了脱水过程中的稳定区与不稳定区;最后采用数值仿真的方法验证了本文分岔结论的正确性。

  • 何创新;刘成良;李彦明;刘海宁
    . 2010, 29(12): 89-92.
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    早期故障及时检测与预防维护具有很大的经济与安全意义,提出了一种基于相关向量机(RVM)的智能故障诊断方法用于检测齿轮早期故障。首先,小波包变换与Fisher准则结合,自动确定最优分解层次,并在小波包树节点能量中提取出具有最大分类能力的全局最优特征;其次,RVM用于训练故障诊断模型;最后,在线监控过程中,对连续监测的特征值做滑动平均滤波,再输入到故障诊断模型。实验表明,该方法具有很高的分类精度,RVM模型比SVM模型更适合在线故障监测。

  • 陈星烨;唐雪松;赵冰
    . 2010, 29(12): 93-96.
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    弹塑性时程分析方法是计算桥梁结构地震响应较为严格的分析方法,但该方法工作量大,计算复杂,不利于工程师进行结构设计。采用基于模态的Pushover分析方法(MPA法),对某高墩连续刚构桥梁进行抗震性能分析,根据建筑结构设计规范,要求振型参与质量之和需达到90%。通过理论分析,提出以振型贡献率提取振型参与计算的加载模式,剔除振型贡献参与质量比低于1%的振型,对高墩大跨连续刚构桥进行了推覆分析。这样既避免了全部模态参与计算的繁琐,又考虑了高阶振型的影响,并与弹塑性时程响应结果进行了对比。计算结果表明,修改的MPA法(MMPA法)应用于高墩连续刚构桥的抗震性能分析是可行的。

  • 刘永强;杨绍普;廖英英;马新娜
    . 2010, 29(12): 97-101.
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    用联合仿真方法分析了基于磁流变(Magnetorheological, MR)阻尼器的两种半主动控制策略对8车编组高速动车组动力学性能的影响。建立了考虑非线性悬挂系统和MR阻尼器的8车编组高速动车组模型,并利用试验数据进行了验证。在进行MR阻尼器性能试验的基础上,利用多项式模型进行曲线拟合,得到了MR阻尼器的9阶多项式模型。通过ADAMS和Matlab联合仿真的方法,设计了开关控制器和改进型开关控制器,对基于MR阻尼器的高速动车组二系悬挂系统横向半主动减振器进行仿真分析。仿真结果表明:对比被动控制,开关控制和改进型开关控制作用下的车体横向加速度均方根值最大分别降低14.85%和22.58%,车辆横向运行平稳性指标最大分别降低4.23%和7.95%。由此可见,改进型开关控制的减振效果更佳。

  • 刘铁权;邓子辰;周加喜
    . 2010, 29(12): 102-105.
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    将一维声子晶体的原胞简化为有限多个自由度的弹簧振子结构,在辛对偶变量体系下探讨晶格振动,引入辛数学方法确定波矢与本证值的色散关系。通过本证值计数法计算特征频率,从而得到禁带区间。与传统集中质量法相比,该算法的计算结果与之吻合很好,且提高了计算精度和计算效率,更重要的是在低频处收敛性更好

  • 庞茂;吴瑞明;谢明祥
    . 2010, 29(12): 106-109.
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    基于GP算法的关联维数计算方法简单,但计算量大,无标度区间识别困难,难以实现自动化。分析关联积分计算量基础上,运用组合参数法减小关联维数计算量,并由关联积分曲线的二阶局部斜率实现无标度区间的自动识别,进而实现关联维数的自动计算, Lorenz系统实例证明了该方法的有效性。运用该方法计算不同汽车主减速器振动信号的关联维数,结果显示不同状态主减速器振动信号的关联维数具有明显的可分性,关联维数可作为判别机械产品故障特性的有效量化指标。


  • 王国波;谢伟平;于艳丽;常亮
    . 2010, 29(12): 110-113.
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    随着人们生活水平和质量的提高,建筑物舒适度方面的要求引起了人们越来越多的关注。本文针对武广客运专线武汉站“桥建合一”的特殊结构型式,将结构划分为列车-桥梁子结构和桥梁-上部大跨钢结构子结构,由前者计算桥梁支座处的反力,并以此为反力作为后者的输入荷载,计算上部大跨钢结构的动力响应,然后基于目前常用的国际标准,将武汉站不同标高的楼层分为不同的子区域,分别评价各个子区域的舒适度,以此评价武汉站楼板在高速列车荷载下的舒适度。评价结果表明:武汉站各标高的楼板均满足舒适度的要求。本文采取的舒适度评价方法可为国内今后类似结构的舒适度设计提供依据、为舒适度评价提供参考。

  • 曾强洪;朱石坚;楼京俊;张星
    . 2010, 29(12): 114-117.
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    摘要:线谱是潜艇辐射噪声谱中最显著的特征,即使在潜艇以低速航行,产生最低的噪声辐射的情况下也可以探测到。利用混沌的宽频特性来降低潜艇辐射噪声线谱,提高其隐身能力已被广泛研究,但由于混沌的内在不确定特性,当系统处于混沌状态时,整体隔振性能不能得到保证。提出应用滑模变结构控制实现隔振系统和混沌系统投影同步的新方法,在保持原有隔振系统隔振性能的前提下有效的消除了线谱。该方法不用计算Lyapunov指数,且对参数失配具有很强的鲁棒性。通过对两自由度隔振系统和duffing方程的数值仿真,验证了该方法可成功消除线谱且明显改善隔振系统的隔振性能。

  • 谢全民;龙源;田作威;张洋溢;纪冲
    . 2010, 29(12): 118-121,.
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    为进一步研究爆破振动信号能量特征,基于小波包变换方法对爆破振动信号时频能量特征进行分析。在二维矩形盒维数模型的基础上建立了计算三维曲面分形盒维数模型,并计算得到实测爆破振动信号时频能量谱的三维分形盒维数 。该分形维数满足空间分形条件 ,验证了爆破振动信号时频能量谱具有三维分形特征。经研究三维分形曲面盒维数 与其剖面二维分形盒维数 之间的数值关系,表明计算空间分形曲面分维数的常规假设 并非严格成立。研究表明,所提出的长方体覆盖空间曲面的分形维数计算方法可行、有效,为进一步研究爆破振动信号特征、控制爆破地震效应提供了新的研究思路。

  • 滕海文;;王涛;霍达;;苏明于
    . 2010, 29(12): 122-125.
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    在理论推导梁轴向振动微分方程基础上,提出了一种以轴向振动低阶模态振型二阶导数为损伤指标的结构损伤识别方法。在方钢管构件上布置加速度传感器进行轴向振动模态试验,测试时由信号发生器发出正弦波信号,经功率放大器放大后通过电磁激振器对结构进行激励,同时采集各测点的加速度反应信号。在确定结构共振点后,根据共振点处加速度值,编制轴向振动损伤指标的计算程序,分析结果表明该指标对结构损伤的位置和程度均很敏感,既能精确定位损伤,又能标定损伤程度,即在损伤位置将发生相反方向的突变,且突变幅度随损伤程度增大而增大。


  • 胡绍巧;张奇;向聪;闫华
    . 2010, 29(12): 126-127,.
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    在装药发射安全性试验中,只有落锤的冲击载荷与膛压曲线较为相近时,落锤冲击试验结果才有意义。落锤冲击载荷特性与多种因素有关,通过对各种因素的调整,使落锤冲击载荷与膛压曲线吻合是落锤法进行装药发射安全性试验的前提,也具有一定难度。本文采用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件对落锤冲击载荷作用下炸药装药内部压力的变化过程进行数值模拟,通过改变落锤的高度、落锤的质量以及炸药装药的高度,来研究炸药装药内部的动态响应特征(压力变化的过程)。模拟实验的结果表明:落锤的高度、落锤的质量以及炸药装药的高度对炸药装药内部压力都有影响;落锤的质量和炸药装药高度对压力脉冲作用时间宽度有影响,而落锤的高度对压力脉冲作用时间没影响。

  • 康建功;石少卿;陈进
    . 2010, 29(12): 128-131.
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    由于泡沫铝具有良好的缓冲与吸收撞击或爆炸能量性能,常被粘贴在主结构可能遭受撞击面或迎爆面,用于降低撞击或爆炸冲击波对主结构的破坏作用。目前关于泡沫铝缓冲层衰减主结构上冲击波压力的理论计算没有得到很好的解决。为考查泡沫铝相对密度、孔洞形式及厚度对其衰减主结构上冲击波压力的影响,运用一维冲击波理论,考虑冲击波在压缩泡沫铝材料过程中的能量损耗,提出一种简化计算泡沫铝缓冲层衰减结构物上冲击波压力的方法。运用该方法分析了结构物上包覆一层泡沫铝缓冲层对飞片撞击结构所产生冲击波压力的衰减情况。并通过实例给出计算泡沫铝缓冲层衰减飞片冲击结构上冲击波压力的计算步骤及其影响因素。


  • 侯东晓;刘彬;时培明;刘爽
    . 2010, 29(12): 132-135.
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    考虑轧机液压压下缸和平衡缸对辊系的约束影响,建立了轧机辊系的分段非线性动力学模型。分别采用奇点稳定性理论和奇异性理论分析了该分段非线性系统在自治情况和非自治情况下的分岔特性,得到不同系统参数下的分岔形态。最后根据某轧机结构参数,模拟了轧机分段非线性辊系系统在不同的外部扰动下的局部分岔行为,发现随着外扰参数的变化该系统是周期运动、倍周期运动以及混沌等多种运动形态相互交替的复杂动力学系统,外部扰动参数的变化影响系统的运动形态,这为研究和抑制轧机辊系振动问题提供了理论参考。



  • 嘉红霞;李万莉;W. Singhose
    . 2010, 29(12): 136-140.
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    动臂起重机负载的振荡会大大降低起重机工作时的防倾翻能力。首先建立了动臂起重机的静态模型以便全面了解动臂起重机的系统结构。然后运用AUTOLEV建立了考虑臂架弹性的动臂起重机的一个简单模型及完全多体动力学模型,仿真出动臂起重机各机构运行时弹性臂架输出角度及臂架顶部负载对阶跃输入的响应曲线。从仿真结果可以看出,动臂起重机中车体的运行及臂架的回转和起升都会导致负载的剧烈振荡从而影响整机工作的安全性。详细而全面的负载振动分析为系统的振动控制提供了有力的依据。

  • 董银峰;李英民;赖明
    . 2010, 29(12): 141-147.
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    提出了基于EMD和VARMA模型的结构损伤识别方法。该方法首先将结构反应信号用EMD方法分解成一系列固有模态函数,然后将固有模态函数表示为时变VARMA模型并用Kalman滤波方法估计时变VARMA参数,最后根据时变VARMA参数定义一个新的损伤指标用于结构损伤识别。为检验该指标的实际性能,算例中选用Imperial County Services Building和Van Nuys Hotel作为基准结构。通过其实测地震反应记录的分析表明:该指标在实际的量测环境和噪声条件下具有较好的敏感性和抗噪能力,可有效地识别结构多处损伤的发生过程和严重程度;由于该指标定义在反应信号特征提取的基础上,无需其他额外的信息,它可同时用于结构整体和局部两个层次损伤的识别;同时,该指标还适于实时(在线)的结构损伤识别或健康监测,因其直接由时变VARMA参数推导得出。最后,文章对后续研究工作进行了展望。




  • 杨智春;孙浩
    . 2010, 29(12): 148-152.
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    将结构拓扑优化引入压电分流振动抑制中,以压电元件的分布面积为设计变量,压电元件产生的电荷最大化为优化目标,对压电元件的拓扑进行了优化以获得最佳抑振效果。针对悬臂梁结构,得到了对不同的结构模态进行抑制时的压电元件最优拓扑构型。建立了带有压电分流阻尼系统的悬臂梁振动控制实验模型,将压电元件拓扑优化后的压电分流阻尼系统应用于悬臂梁多阶弯曲模态的振动响应抑制实验,并对比分析了带最优拓扑和非优拓扑压电元件的悬臂梁压电分流阻尼抑振效果。结果表明,对压电元件进行拓扑优化可以明显提高压电分流阻尼系统的抑振效果。




  • 景银萍;杨臻;李强;黄坤
    . 2010, 29(12): 153-157.
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    摘运用多刚体动力学理论,利用动力学分析软件ADAMS对某转管机枪的击发机构进行参数化建模并进行优化,对多个重要的参数进行了敏感度分析,得到各参数最优设计值组合,为武器的改进设计起到指导作用。该方法对武器的其他机构的优化分析也具有一定参考价值。

  • 李瑞川;徐涛;左文杰;修航
    . 2010, 29(12): 158-161.
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    高速轻型机构在大幅度刚性运动的同时弹性构件存在着弹性变形,从而产生残留振动,导致刚性体运动与弹性体运动相互耦合,使整个系统难以精确定位。本文在研究含有刚性模态弹性机构的动力学特性的基础上,将时滞环节引入控制系统中,提出PD结合输入整形控制策略,研究在阶跃输入信号作用下PD结合输入整形控制系统的振动特性,分析输入整形对系统控制力和能耗的作用规律。在相同反馈增益的情况下,与PD反馈控制相比较,PD结合输入整形控制系统控制力降低56%,能耗降低47%,同时提高系统的响应速度。

  • 秦雷;王丽坤;董天晓;王钢
    . 2010, 29(12): 162-165,.
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    通过理论分析、数值计算、实验测量研究了压电圆环晶片堆的径向振动,应用压电本构方程,通过求解晶片堆的导纳,取其最大,推导压电圆环晶片堆的共振频率方程。采用数值法对理论方程进行模拟计算,用阻抗测量和激光扫描測振实验测量单片圆环和晶片堆的共振频率,并与理论计算进行比较,结果吻合较好,误差小于1.5%。

  • 吴桂英;李鑫;周稳
    . 2010, 29(12): 166-168.
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    采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对空中TNT炸药起爆后,在爆炸冲击波作用下铝合金圆板的动力响应进行了数值分析。研究中分别考虑了TNT质量﹑圆板尺寸﹑约束形式等因素对反直观行为的影响,得到了产生反直观动力响应的不稳定区域。分析结果表明:爆炸载荷作用下,炸药只有在一定的比距离范围内,圆板才能产生反直观响应;圆板在向载荷反向运动过程中的再次塑性耗散将使板没有足够的能量再次跳回到正方向,从而发生反直观响应;圆板厚度的增加将使其更难产生反直观动力响应;固支圆板与简支圆板在发生反直观响应时虽然变形模态有分别,但对于反直观行为发生时炸药所处的位置影响不大。

  • 邱 明;廖振强;焦卫东;樊黎霞
    . 2010, 29(12): 169-172,.
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    为了使高方平筛在停车阶段获得较为稳健的减振效果,对采用自调式惯性激振的高方平筛停车过程进行了动力学建模和数值模拟。在考虑三相异步电机制动时的机械特性和滚动轴承摩擦的前提下,建立了筛体、悬吊装置和自调式激振装置所组成系统的非线性动力学模型,运用4阶Runge-Kutta数值算法得到了偏心距不变式和偏心距自调式两种激振方式下停车过程的数值解。分析了自调式激振装置中初始偏心距、刚度和阻尼等对停车时间的影响规律。结果表明:只有在合适的参数匹配下,自调式激振方式才能获得较好的减振效果;适中的初始偏心距是提高减振稳健性的关键因素。该文结果对于振动机械中自调式激振装置的设计具有参考价值。


  • 刘宏;王三民;刘海霞
    . 2010, 29(12): 173-176.
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    弹性支承下弧齿锥齿轮系统的振动分析属于高维非线性动力学问题,其参数平面中的域界结构研究对实施振动抑制与控制具有重要意义。以某新型航空发动机的中心轴弧齿锥齿轮传动系统为研究对象,建立了7自由度非线性动力学模型。采用Adomian分解算法求解了振动方程的分级响应。基于胞映射和庞加莱截面的思想,在支承刚度与啮合频率、支承阻尼与啮合频率以及支承刚度与支承阻尼所构成的参数平面中,分析了弧齿锥齿轮非线性系统的不同周期振动之间以及周期振动和混沌振动之间的域界。借助平面域界图,研究了参数平面内系统振动分岔类型与分岔结构。研究结果为弧齿锥齿轮系统的支承参数设计与振动主动控制提供了依据,并可根据系统参数所处的范围对弹性支承下弧齿锥齿轮系统的振动形态进行预测。

  • 杨太生;王居林
    . 2010, 29(12): 177-180.
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    利用集中损伤力学的方法对三维框架结构在冲击载荷作用下的损伤分析。其基本思路是:把损伤参数作为系统的内部变量,在有限元的基础上,将连续介质力学、断裂力学和塑性铰概念结合起来分析结构的力学行为。最后通过对一个二层框架结构进行数值模拟分析,并与ABAQUS的计算结果作比较,验证其可行性。

  • 曹青松;黎林;周继惠;叶兰
    . 2010, 29(12): 181-186,.
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    柔性臂运行过程中的振动降低了其定位和操作精度,不同控制算法时的柔性臂抑振效果也不相同。针对刚-柔-电耦合的双连杆压电柔性机械臂,提出了基于模糊自整定PID算法的柔性臂振动主动控制方法。利用MATLAB软件中的模糊工具箱,建立了有效的模糊规则,实现了PID参数在线自整定模糊控制系统的设计与仿真。与常规PID控制算法相比较,仿真及实验结果表明:两种算法均能抑制柔性机械臂的振动,但模糊自整定PID控制器具有响应快、鲁棒性好、调整方便等优点,并更好地改善了控制系统的动态性能。


  • 张万平;徐定耿;陈松;谢永诚;姚伟达
    . 2010, 29(12): 187-189.
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    为解决乏燃料贮存格架在组件跌落事故中的冲击分析问题,对ANSYS LS-DYNA程序在弹塑性条件下的冲击分析功能进行开发,并运用于300MW压水堆核电厂乏燃料贮存格架受乏燃料组件撞击的仿真分析中,采用应变失效和变形失效的方法对乏燃料贮存格架进行安全评定,证明现有的设计满足安全要求。本论文所应用的弹塑性冲击分析方法,以及对乏燃料贮存格架评定的方法同样适用于其它核电设备。


  • 符五久
    . 2010, 29(12): 190-195.
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    本文用相点的惯量矩来描述相轨迹在相空间中展开的程度,用相点的惯量矩的相对变化来描述相轨迹展开的快慢.导出了相点关于主对角线的、与重构参数有关的惯量矩公式.用该公式计算了相点的惯量矩的相对变化,选出了不同维数的延迟时间.从非零延迟时间中选出的最小维数就是嵌入维数,该非零延迟时间就是最终确定的延迟量.用此方法获得的参数重构出的相轨迹质量较好,且具有抗噪能力强.

  • 汪志昊;;陈政清
    . 2010, 29(12): 196-199.
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    为进一步提高隔震高架桥的抗震性能,避免在强震下隔震支座位移过大,可以将附加减震措施与隔震支座配合使用,组成混合隔震系统。基于位移控制目标,研究了简化的两自由度高架桥线性模型分别在最优被动控制、LQR主动控制、LQR-Clipped 磁流变 (MR) 阻尼器半主动控制及MR阻尼器Skyhook控制下的地震响应。研究结果表明,基于Skyhook控制的MR 阻尼器控制效果可以达到LQR-Clipped 控制的效果,相对最优被动控制也体现出一定的优越性。并且Skyhook控制系统简单,具有较强的实用价值。


  • 范晨光;杨翊仁;鲁丽
    . 2010, 29(12): 200-205.
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    引入微分求积法(Differential Quadrature Method, 简称DQM)对截锥壳气动弹性方程离散,采用一阶活塞理论气动力,运用特征值分析方法求解系统的颤振临界动压。研究了半顶角、径厚比、长径比等几何参数对颤振临界动压的影响。结果表明,DQM求解截锥壳气动弹性方程具有良好的精度和计算效率,结构产生1-2阶耦合型颤振的最低临界动压对应的周向波数较大,并因几何参数而异;颤振临界动压参数随半顶角的增大而减小,随着径厚比的增大而增大,随长径比的增大而减小。


  • 任勇生;王晓辉
    . 2010, 29(12): 206-210.
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    研究SMA纤维驱动下的复合材料箱型薄壁悬臂梁的固有振动频率特性。根据作者提出的SMA主动纤维复合材料箱型悬臂梁的横截面二维分析模型,采用Hamilton原理导出具有拉伸-扭转-弯曲变形耦合的梁的自由振动偏微分方程组。由上述一般的弹性耦合振动方程出发,讨论周向均匀刚度配置以及周向反对称刚度配置等特殊情形,并且给出拉伸-扭转耦合、弯曲-扭转耦合固有振动频率的精确解。通过数值计算,分析了SMA纤维在激活状态下对复合材料箱型薄壁悬臂梁固有频率的影响机理。

  • 李宗峰;任维佳;王安平;
    . 2010, 29(12): 211-215.
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    为实现空间高微重力主动隔振系统的主动隔振性能,需要精确测量平台的振动。本文首先介绍了采用线加速度计测量刚体线加速度和角加速度的动力学原理,给出加速度计配置时要满足的条件,然后提出了两种六加速度计配置方式并给出加速度解算公式,着重分析了两种配置方式下加速度计的测量误差和安装误差对加速度解算精度的影响,给出了相应的误差模型和分析结论,这为加速度测量系统设计提供了依据。


  • 邹中权;贺国京
    . 2010, 29(12): 216-220.
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    提出了一种基于能量增量直接获得模态Pushover分析中能力谱曲线的改进方法。基于线性和非线性系统的能量平衡方程证明,模态荷载作用下结构的总输入能量全部转化为某阶单自由度系统的总能量,并推导了增量模态荷载作用下系统能量增量与谱位移增量及谱加速度增量之间的关系,据此直接获得能力谱曲线。根据能力谱曲线得到各阶等效单自由度系统特性,结合弹塑性反应谱计算结构地震响应。运用该方法对一座高墩大跨连续刚构桥进行分析,并与常规Pushover方法进行对比。结果表明,本文方法得到的能力谱曲线稳定性好,避免了常规模态Pushover方法中能力谱曲线的多义性和扭曲问题。

  • 江浩斌;耿建涛;张孝良;王涛
    . 2010, 29(12): 221-223.
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    基于机电系统相似性理论,设计了一种采用惯性蓄能器的车用蓄能悬架系统。运用PrO/E软件建立了机械式惯性蓄能器的三维实体模型,通过接口程序Mech/Pro将蓄能器三维模型导入到动力学仿真软件ADAMS中,与弹性元件、阻尼器连接,构建了1/4车辆蓄能悬架虚拟样机模型。在ADAMS和Matlab/Simulink联合仿真环境中,分别对正弦输入、随机路面输入和阶跃输入作用下的蓄能悬架动态性能进行仿真分析。结果表明,蓄能器具有“通高频、阻低频”的性能特点,与传统的被动悬架相比,蓄能悬架可有效降低车身垂直振动加速度,提高了车辆的行驶平顺性。
  • 盛明伟;陈维山;刘军考;石胜君
    . 2010, 29(12): 224-226,.
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    面向空间润滑中常采用的被动润滑不及时的问题,提出一种主动润滑方法。为了达到主动润滑的目的,提出了一种结构简单易于加工的压电微喷润滑装置。压电微喷装置的固有频率和振型对液滴形成和喷射效果具有重要作用。本文首先建立考虑压电-流固耦合和压力波传播效应的等效模型。进而利用有限元法对整个装置的固有频率和相应的振型进行分析。最后利用激光测振仪对整个机构实际的振型和固有频率进行测量。通过结果对比验证此流固耦合模型的有效性和方法的实用性。

  • 王超;陈光焱;邓开举
    . 2010, 29(12): 227-229.
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    摘 要:为对惯性开关进行大于8000g的冲击检测,设计了一种便携式冲击试验装置。根据弹性力学的赫兹理论,对该冲击试验装置进行了动力学分析,采用四阶龙格-库塔(Runge-Kutta)算法求解得到了结构参数与冲击特性的关系。采用Endevco2270标准传感器进行标定,标定结果满足设计要求,即该冲击试验装置可产生最大幅值约8400g,脉宽约110μs的冲击加速度信号,在同一高度测试的相对误差小于6%,具有良好的输出稳定性。该冲击试验装置体积小,质量轻,便于携带,维护简单,安全可靠,可用于小尺寸惯性器件冲击检测及抗冲击实验等。

  • Zhang Huan丁家松;张欢;童宗鹏;张泉南
    . 2010, 29(12): 230-233.
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    橡胶隔振器随使用时间延长会逐渐老化,阐述了橡胶的老化机理和橡胶隔振器的功能特性和失效判断准则,并提出基于加速等效疲劳试验和热空气加速老化试验的隔振器寿命评估方法,使用该方法评估了某型船用橡胶隔振器的使用寿命。