2010年, 第29卷, 第8期 
刊出日期:2010-08-25
  

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    论文
  • 杨 飞;杨智春
    . 2010, 29(8): 1-4.
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    模态局部化是弱耦合对称结构中一种不可预期的动力学现象。作为典型的工程对称结构,飞机T尾结构的地面振动试验中通常会发生强烈的模态局部化现象,使得T尾结构模态局部化研究成为T尾结构设计中一个重要的问题。基于失调T尾结构的气动弹性特性,提出了T尾颤振失调设计的概念,然后分析了平尾翼尖的质量失调设计和平尾根部的刚度失调设计,及其失调产生的模态局部化对T尾颤振特性的影响。算例结果表明:(1)失调产生的模态局部化对T尾结构的固有频率和振型产生较大影响。(2)在质量正失调时,T尾结构的模态局部化可以提高T尾颤振速度,而质量负失调时,T尾结构的模态局部化会降低T尾颤振速度。

  • 于开平;牟晓明
    . 2010, 29(8): 5-8.
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    为了克服传统扩展卡尔曼滤波算法进行参数估计时可能产生的新数据失效问题,本文提出了一种改进的扩展卡尔曼滤波(EKF)步骤,然后将改进步骤做为人工神经网络的学习算法用于基于前向神经网络的非线性时变系统辨识。与传统的扩展卡尔曼滤波步骤相比克服了新数据的饱和现象,可以更好地反映系统时变特征。通过一个单变量一般时变非线性系统和一个三自由度非线性时变刚度结构系统算例,仿真验证了新算法在辨识精度和计算量方面的改进特性。
  • 刘福荣;王常虹;高晓智
    . 2010, 29(8): 9-12.
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    针对模糊C-均值聚类算法(FCM)容易陷入局部极值和对初始值敏感的不足,提出了一种新的模糊聚类算法(PFCM),新算法利用粒子群优化算法(PSO)全局寻优、快速收敛的特点,代替了FCM算法的基于梯度下降的迭代过程,使算法具有很强的全局搜索能力,很大程度上避免了FCM算法易陷入局部极值的缺陷,同时也降低了FCM算法对初始值的敏感度。将该算法应用于汽轮机组振动故障诊断中,与电厂运行实际故障状态对照,仿真结果表明该算法提高了故障诊断的正确率。为汽轮机振动故障诊断方法的研究提供了一种新的思路。

  • 张伟涛;刘宁;楼顺天
    . 2010, 29(8): 13-16.
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    提出了利用二阶循环平稳性信道盲辨识的自适应求解方法。通过递推更新循环相关函数,从而完成了循环相关矩阵的自适应估计。利用共轭梯度搜索的方法实现信道的自适应盲辨识,并讨论了梯度算法中步长选取的问题,提出了可变步长选取的方法。由于采用二阶循环统计量,因此算法既简单又可以很好的抑制平稳加性有色噪声。计算机仿真表明,在低信噪比情况下,自适应算法能很好的工作。
  • 李宏男;白海峰;伊廷华;任亮
    . 2010, 29(8): 17-21.
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    为分析输电塔的动力特性和阵风响应因子的变化规律,在现场风荷载条件下,对作用于新建输电塔的脉动风速及其各部位加速度和基底动应变响应进行了同步实测。采用模态识别法和有限元法对输电塔的动力特性进行了对比分析;采用实测数据直接分析法和不同的准静态法分别计算了基于塔顶位移和基底弯矩的阵风响应因子。结果表明,实测数据的模态识别法与有限元法得到的输电塔动力特性相吻合,有限元数值分析正确有效;实测数据分析法与准静态法得到的阵风响应因子的变化规律相同,且与脉动风速的均值和湍流强度相关;基于弯矩的阵风响应因子吻合较好,各种方法的计算值相差在5%以内;基于实测位移的阵风响应因子与准静态法差异较大,其原因有待于进一步试验研究的检验与识别。

  • 侯俊剑;蒋伟康
    . 2010, 29(8): 22-25,3.
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    利用非接触式声学故障诊断技术的工作优点,发展了基于支持向量机的声成像模式识别技术,并引入到故障诊断领域。针对某种机械故障特点,在利用波束形成算法得到声像进行噪声源识别与定位的基础上,对声像进行图像处理,提取声像的纹理特征和奇异值特征,采用支持向量机进行训练分类,进而用于机械工作状态的诊断。通过仿真及实验,得到了较好的诊断效果,表明基于声像的图像特征提取技术在结合支持向量机后可应用于机械故障诊断,为声成像方法在故障诊断领域的应用提供参考。
  • 张志谊;李增;黄修长;华宏星
    . 2010, 29(8): 26-30,3.
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    建立一个包括有机玻璃水箱和主动隔振器的实验系统,研究主动隔振对降低结构振动及其声辐射的有效性。实验模型的建立是基于流固耦合系统的有限元分析和局部模态测试,通过数值分析确定辐射面的振动模态以及辐射声场分布。扰动源的干扰频率接近辐射面固有频率,在水中形成共振状态下的辐射声场。扰动源采用四点主动隔离,四个电磁作动器同时控制并采用自适应对消算法,抑制扰动源周期性干扰引起的振动。实验结果表明主动隔振能够明显降低平板的辐射声压。

  • 陈章位;陈家焱;贺惠农
    . 2010, 29(8): 31-34.
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    针对振动试验控制领域低频控制精度不足的难题,提出基于多抽样率理论的多分辨谱分析方法,利用数字信号处理的抽取与插值滤波原理,实现整个频带范围内变分辨率的谱估计,保证了在低频段具有更高的频率分辨率。经过仿真与试验研究,该方法成功解决了振动试验低频时试验信号幅值分离精度不高及低频时多个相邻试验信号分量无法分离的难题,从试验结果分析中,可得出该方法不仅能提高振动试验低频控制精度,而且能改善高频控制精度,从而验证了该方法的可行性与正确性。

  • 唐 果;陈安华;郭源君
    . 2010, 29(8): 35-39.
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    本文建立了被动隔振体的非线性动力学方程;根据非线性动力学理论,对被动隔振体系统的奇点分布和稳定性进行了研究;利用混沌动力学理论,对被动隔振体产生混沌的参数条件进行了研究和分析;得出了不同隔振材料所对应的被动隔振体产生混沌的参数条件和产生混沌的分界线。
  • 董明晓;张明勤;张瑞军;脱建智
    . 2010, 29(8): 40-42.
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    小阻尼单模态振动机构的动力学特性表现为长时间减幅振动特性,如果仅仅采用小冲击的输入信号来抑制系统的振动,就可能降低系统的响应速度。为了有效解决这一问题,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S型曲线输入信号作用下PD结合输入整形控制系统的振动特性,定量分析输入整形对单模态振动机构振动幅值的作用规律。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的响应无超调,而且输入整形在半个振动周期内消除单模态振动机构的残留振动,从而减小了系统的稳定时间,提高了系统的响应速度。

  • 王 军;卢立新;王志伟
    . 2010, 29(8): 43-45,5.
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    冲击和振动是引起产品流通损坏的主要因素,缓冲包装可有效防护产品。缓冲包装设计的基础是研究防护包装动力学特性并发展相应的破损评价手段。文中从产品脆值与破损评价、包装系统可靠性评定与优化设计等领域的研究综述了包装力学的研究现状和发展趋势。为今后包装力学的进一步研究提供参考。

  • 杨建伟;李敏;孙守光
    . 2010, 29(8): 46-51.
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    为了减小汽车俯仰角、提高汽车平顺性,以磁流变减振器为控制对象,提出了自适应双模糊控制的半主动悬架系统。在实验室实际测试基础上,建立了磁流变减振器阻尼力的非线性Bingham模型和基于该磁流变减振器的半车四自由度汽车半主动悬架数学模型。分别以车身质心速度、俯仰角速度及其偏差变化率作为模糊控制器输入,设计了自适应双模糊控制器,实现了车辆半主动悬架的自适应模糊控制。利用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对其进行仿真,获得车身加速度、悬架动行程及车轮动载荷的时域响应特性,并对仿真结果进行了对比分析。结果表明,自适应模糊控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对路面破坏小,并对运行工况有一定的适应性。
  • 袁惠群;王正浩;闻邦椿
    . 2010, 29(8): 52-54,5.
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    建立了计及机匣弹性、陀螺力矩并考虑轴承回转动力激励的悬臂双盘碰摩转子系统的动力学模型和运动微分方程,根据稳定性理论,由Jacobi矩阵特征值的性质分析了转子系统参数对转子系统解的稳定性的影响,并利用系统的阶跃响应和零极点分布图判别系统运动是否稳定。分析结果表明:轴承回转动力激励和碰摩对系统稳定性产生不利影响;两轴承刚度对稳定性影响基本相同,而两轴承的回转动力激励和两圆盘碰摩对稳定性影响明显不同;机匣连接刚度越小,机匣刚度越大,越有利于系统的稳定;轴承刚度大于临界轴承刚度时,系统存在稳定运动区域,否则系统不存在稳定运动区域。
  • 姜金辉;陈国平;张方
    . 2010, 29(8): 55-59.
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    对于在复杂分布随机动载荷激励下,结构的动响应计算问题,目前现有的计算方法效率低下,给工程计算带来诸多不便。本文提出一种新的快速算法,首先将分布随机动载荷互功率谱函数利用二维勒让德正交多项式在正交域内进行分解,用有限的参数信息表示无穷的分布信息,把分布随机动载荷的动响应计算转化为确定性分布动载荷的动响应计算,对每一个频率点通过向量乘法计算得到响应的功率谱。将该快速算法与常规算法进行仿真比较,得出该快速算法是求分布随机动载荷的精确算法,计算效率大大高于常规算法,而且很方便的计入分布随机动载荷部分相干的效应。最后将该种算法编制成计算软件,结合有限元软件用于分布随机动载荷的计算。
  • 许金余;吕晓聪;张军;刘军忠;白二雷
    . 2010, 29(8): 60-63,7.
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    利用带围压装置的直径为100mm的霍普金森压杆设备对围压条件下斜长角闪岩在循环冲击作用下动态力学性能进行试验研究,分析了斜长角闪岩的应力-应变曲线随冲击荷载循环作用次数的变化特性、动态杨氏模量与围压和应变率之间的关系,以及斜长角闪岩的能量吸收率与应变率和围压等参量之间的关系。研究结果表明,在围压和冲击荷载一定的情况下,随着冲击荷载循环作用次数的增加,岩石的杨氏模量变小。岩石破坏面上的正应力随围压的增加而增加,在裂隙摩擦滑移的作用下,围压状态下岩石的破裂面上会产生明显的粉末状岩粉。在吸收能量相同的情况下,围压越高,岩石破坏时形成的损伤面的面积越小,破碎程度越低。相同围压等级情况时,斜长角闪岩的能量吸收率随着应变率的增加而提高;当应变率相同时,斜长角闪岩的能量吸收率随围压的增加而减小。得到了能量吸收率随应变率和围压变化的关系式。
  • 徐 林;叶继红
    . 2010, 29(8): 64-72.
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    本文采用线性滤波器法中的AR法模拟生成了地震动场和风场的时程信号。由于AR算法具有很高的计算效率,但模拟精度却不理想,故引入小波分析中的小波分解方法和小波包分解方法对AR算法模拟的信号进行调整,并对这两种方法改进的效果进行对比。算例分析表明由改进的AR法得到的样本信号频谱与目标谱吻合良好,且发现小波包分解方法调整信号具有比小波分解方法更好的精度。
  • 尹强;周丽;汪新明
    . 2010, 29(8): 73-77.
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    应用简化的Wen模型分析橡胶隔震支座的非线性动力行为,并用试验方法测试得到GZN110型橡胶支座的相关力学参数。通过引入Newmark-β状态转换和分步求解未知参数的方法,使得序贯非线性最小二乘方法(SNLSE)只需测量加速度和激励信号就可以一次辨识模型的所有参数。该方法具有输入量少、计算精度高、易于实现的优点。以GZN110型橡胶支座为实例进行了白噪声、El Centro 地震波以及Kobe地震波激励的仿真和实验研究,结果表明,这种简化的Wen模型能较精确地模拟隔震支座的动态力学行为,应用序贯非线性最小二乘方法得到的隔震支座模型参数与实际值较吻合,而且隔震支座位移的辨识结果与实测值相当一致,证明该方法在橡胶隔震支座检测和状态评估中的有效性和精确性。

  • 赵京东;王金昌;赵志军;姜力;崔平远
    . 2010, 29(8): 78-80,9.
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    设计了一种三腿式小天体着陆器,介绍了其组成和工作原理,建立了系统的物理模型和动力学模型。着陆器采用了电机能耗制动方式的电磁阻尼缓冲器来实现软着陆,同时提出基于斩波调阻的方法实现电磁阻尼系数的调整与优化,解决了缓冲器在低速情况下缓冲力较小的问题。同时对半主动控制和被动控制着陆方式进行了Matlab/Simulink仿真,通过仿真表明,半主动着陆控制耗散功率曲线比较平稳,反弹速度减小71.6%。
  • 程涛;向宇;李健;余玲
    . 2010, 29(8): 81-86.
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    泡沫铝具有减震和吸收冲击能量的良好特性。但由于泡沫铝自身强度较低,单独作为承载和吸能构件实用意义不大。将泡沫铝作为填充材料能充分发挥泡沫铝的优良性能。本文采用数值模拟方法研究低密度Duocel泡沫铝填充薄壁方钛管和圆钛管在30m/s的匀速冲击载荷作用下的瞬态吸能特性。提出柱壳比(R)作为比较不同截面形状的泡沫铝填充结构的依据。研究发现泡沫铝填充方钛管的比吸能为ES(F+P)A=0.438J;圆钛管的比吸能为EC(F+P)A=0.344J。泡沫铝填充方钛管的吸能效果好于圆钛管,前者是后者的1.273倍。在相互作用和影响下,泡沫铝柱和管的变形模式和力学性能都发生了较大的改变,被泡沫铝填充的方管的屈曲波长变短,圆管则与之相反。粘合后,泡沫铝柱和管具有类似的力—位移曲线和相似的力学性质。

  • 周玉芬;赵 林;葛耀君
    . 2010, 29(8): 87-93.
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    紊流积分尺度的大小决定了脉动风对结构的影响范围,在结构风振响应分析中具有不可忽略的意义。通常在被动发生紊流风洞试验中,来流积分尺度难于有效模拟,紊流积分尺度对于结构风振响应作用效应缺少合理评价。针对我国已建成的几座大跨度桥梁,利用桥梁二维抖振频域分析方法,结合主梁节段模型风洞试验气动力参数识别结果,对不同紊流积分尺度下的桥梁抖振响应进行对比分析,研究了不同紊流积分尺度脉动风作用下,桥梁结构基频对应风谱能量和抖振响应的差别。分析表明,通常情况下,小比例模型(缩尺比1:400-1:600)紊流积分尺度能够较好的满足相似比要求,往往使得风洞试验的抖振计算结果更接近真实值。大比例模型(缩尺比1:20-1:40)的紊流积分尺度相似性严重偏离,需要对风洞试验结果进行修正。
  • 陈霞;陈理君;陈义庆;黄之初;肖旺新
    . 2010, 29(8): 94-98.
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    节距参数优化是低噪声轮胎花纹优化设计的关键环节,针对轮胎花纹节距参数优化寻优时易引发数据爆炸的特点,利用自适应免疫遗传算法(AIGA)的自适应策略和快速搜索能力对节距序列参数和节距比例参数进行优化分析,结果表明该算法的收敛性和效率较遗传算法和免疫遗传算法都有明显的提高,优化结果可降低轮胎花纹噪声水平,具有工程应用价值。
  • 李银山;李树杰
    . 2010, 29(8): 99-102.
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    提出了构造一类非线性振子解析逼近周期解的的初值变换法。用Ritz-Galerkin法,将描述动力系统的二阶常微分方程,化为以振幅、角频率和偏心距为独立变量的不完备非线性代数方程组;关键是考虑初值变换,增加补充方程,构成了以角频率、振幅和偏心距为变量的完备非线性代数方程组。作为例子利用初值变换法求解了相对论修正轨道方程的六种分岔周期解。给出了非对称振动的幅频曲线和偏频(偏心距与角频率的关系)曲线。发现了固有角频率漂移现象。


  • 王浩;李爱群;;焦常科
    . 2010, 29(8): 103-106,.
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    以润扬长江公路大桥南汊悬索桥(润扬悬索桥)为研究对象,首先基于ANSYS建立了该桥的三维有限元计算模型,同时基于桥址区实测风特性建立了该桥考虑桥塔风效应的三维脉动风场,在此基础上进行了该桥非线性抖振响应时域分析,重点研究了桥塔风效应对大跨度悬索桥风致抖振响应的影响。研究结果表明,主塔风效应对大跨度悬索桥主梁抖振响应的影响很小。就主塔而言,其顺桥向抖振响应受桥塔风效应的影响也很小,但横桥向抖振响应在考虑桥塔风效应时显著增加,在进行抖振响应分析时不容忽视。研究结果对大跨度悬索桥的风致抖振分析具有参考价值。
  • 李炜明;朱宏平;丁烈云;夏 勇;
    . 2010, 29(8): 107-110.
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    基于对某框架结构的试验加速度数据,运用4种统计方法对不同工况的损伤进行了辨识,并对结果进行了比较。对加速度响应的频域特征,频率的能量分布,时域的幅值频率分布、概率密度分布、概率累计分布进行了分析,结果表明,以上统计特征会随损伤工况而对应改变,为结构的损伤辨识提供了可能;同时,直接基于加速度响应的频率特征,及时域统计特征的损伤辨识,辨识结果不显著。选取5%的显著性水平,对5种工况进行了假设检验,其结果可以用于损伤辨识初步。通过主成分方法对加速度响应进行压缩及特征提炼后,可以较简洁地实现辨识,并可用于相对损伤较大工况下的初步整体定量分析。
  • 黄映云;高浩鹏;王宗余
    . 2010, 29(8): 111-114,.
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    本文以计算多体动力学理论为指导,考虑到机构组件间的耦合因素,在柴油机整机实体建模的基础上建立了运动机构的刚柔混合多体动力学模型以及曲轴振动分析模型;并通过转速波动实验和振动烈度实验验证了模型的正确性。在此基础上分析了组件的动态强度,并利用有限元方法进行对比验证,结果表明了多体动力学方法应用柴油机运动机构强度校核的可靠性与准确性;另外通过曲轴振动分析模型对曲轴进行振动耦合分析。整个分析过程提供了一种柴油机运动机构组件强度校核、结构优化以及故障分析时简单可靠可行的方法。
  • 张荣欣;秦国良;许丽娜
    . 2010, 29(8): 115-119.
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    采用高精度的切比雪夫谱元法对管道声学模型的声场进行数值模拟。该解法对基于线性化欧拉方程的声场传播控制方程在空间上进行谱元离散,并推导了隐式时间积分的公式。通过Gaussian扰动波问题进行了算法测试,然后对带有管壁反射边界和进出口吸收边界的管道声学模型进行数值模拟,并给出具体算例进行求解分析,其结果符合线性声学理论,表明谱元方法对求解和分析计算气动声学问题具有良好的适应性和有效性。
  • 焦莉;李宏男;张海;伊廷华
    . 2010, 29(8): 120-123.
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    基于一致性数据融合算法和“能量-损伤”结构特征提取原理,提出一种结构多损伤模式识别方法,能够充分利用结构不同位置的不同状态信息,更好地对结构损伤做出判断。对一致性数据融合算法进行改进,使得改进后的算法能够克服一致性算法中两传感器在测量精度不同时置信距离不同的缺点,并对支持矩阵进行模糊化处理,避免人为定义阈值而产生的主观误差。利用“能量-损伤”特征提取技术,构造融合后多传感器测量数据的特征向量,以ART2神经网络作为模式识别工具进行结构多损伤识别。五层框架结构数值计算结果表明,本文提出的方法能够用于结构多损伤识别,且具有较强的鲁棒性、稳定性和适应性。
  • 陈洪凯;唐红梅;鲜学福;张玉萍
    . 2010, 29(8): 124-127.
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    针对0.3~0.8cm、0.8~15cm和1.5~3.0cm三种固相粒径组和0.02、0.08、0.16、0.20、0.25五种固相比组合的15种水石流体的室内模型试验数据,采用小波方法消噪处理,揭示泥石流冲击脉动荷载概率分布特性,体现在三个方面:固相粒径相同时,泥石流冲击荷载随固相比的增加而增大,粒径较大的泥石流体冲击荷载越大;泥石流冲击荷载累计曲线呈现反S型非线性分布,且粒径越小,反S形态越清晰;固相浓度较低的泥石流冲击概率密度分布接近于正态分布,而固相浓度较大(超过0.08)时近似服从高斯分布,并且泥石流体粒径越大,冲击概率密度分布曲线易于出现多峰和极值。本文成果对于推动泥石流动力特性科学研究具有积极意义。
  • 陆耀清;艾军;钱江;杨杰;徐春林
    . 2010, 29(8): 128-130.
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    进行了预应力CFRP布加固完好RC梁的动力特性试验,结果表明:预应力加固梁的固有频率随着预张力的增加而增加。同时,考虑了相关的影响因素,从理论上推导了预张力与加固梁固有频率之间的定量关系,再利用一阶频率的试验值对公式进行拟合,得到频率影响系数。而后将二阶频率的试验值与理论值进行比较,发现理论值基本能反映频率随预张力的变化趋势,两者最大误差为0.173(在预张力为0KN时),试验值与理论值吻合较好。
  • 柏林;董鹏飞;刘小峰
    . 2010, 29(8): 131-135,.
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    为了能精确的提取出复杂信号中特征分量的瞬频特征,提出了谐小波域内的分量瞬频估计方法。该方法首先,在分析谐波小波变换的基本原理及其优良特性的基础上,对谐波小波进行加窗光滑处理,改善了谐波小波的时域衰减特性。然后,针对在传统瞬频估计方法的不足之出,将线形回归、自适应滤波、曲线平滑、重采样等方法应用到瞬时相位函数的处理中,提高了瞬时频率特征的提取精度。

  • 简方梁;吴定俊;李奇
    . 2010, 29(8): 136-140.
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    采用模态综合与模态叠加理论、应用通用有限元软件与自编程序相结合的方法对上海虹桥站人行走廊的人致振动问题进行分析。考虑BS5400荷载、有序排列人群荷载和随机人群荷载三种荷载模式下的结构响应,指出在步频与结构频率相差较远时,可以采用BS5400荷载模式计算人致振动响应,而当人群荷载频率与结构频率相近时,可根据人群荷载同步调概率的高低选用有序人群荷载模型或随机人群荷载模型。并指出在人行荷载的各个参数中,步频对结构的加速度响应影响最大,其次是动载因子与人群荷载的同步调概率,最后才是人群荷载的集度;最后采用ISO10137标准对人行走廊的振动舒适性进行评价,结果显示接近结构基频的“步行”及“跑动”工况下,其振动舒适性较差。
  • 程军圣;史美丽;杨宇
    . 2010, 29(8): 141-144.
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    针对滚动轴承的故障振动信号的非平稳特性,提出了一种基于局部均值分解(Local mean decomposition,简称LMD)和神经网络的滚动轴承诊断方法。该方法首先对信号进行局部均值分解,将其分解为若干个PF分量(Product function,简称PF)之和,再选取包含主要故障信息的PF分量进行进一步分析,从这些分量中提取时域统计量和能量等特征参数作为神经网络的输入参数来识别滚动轴承的故障类别。通过对滚动轴承正常状态,内圈故障和外圈故障的分析,表明了基于LMD与神经网络的诊断方法比基于小波包分析与神经网络的诊断方法有更高的故障识别率,同时也证明了该方法可以准确、有效地对滚动轴承的工作状态和故障类型进行分类。
  • 周琎闻;任九生;袁学刚
    . 2010, 29(8): 145-149.
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    本文以钢丝编织橡胶复合材料三层圆筒模型为研究对象,应用连续介质力学有限变形和非线性动力学基本理论,分析了突加内压作用下钢丝编织高压胶管的运动与损坏问题。通过对所得到突加内压作用下高压胶管的变形与内压的关系式的数值计算,得到了胶管的变形曲线、胶管运动的相图及胶管的应力变化曲线,结合非线性动力学基本理论分析了胶管的运动情况,并由应力分布结果讨论了胶管损坏时的爆破内压。研究表明:突加内压作用下高压胶管的运动是周期性振动,当突加内压大于其爆破内压时胶管损坏。
  • 王红州;孙壮;刘勇;张呈林
    . 2010, 29(8): 150-154.
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    基于有限元法建立了旋翼桨叶的气动弹性动力学分析模型,提出在气动弹性稳定性,频率分布及自转惯量等约束条件下的最小质量,最小应力多目标优化。文中使用链式规则的灵敏度计算方法进行目标函数及约束函数的灵敏度分析,使用近似模型的响应面模型及模拟退火算法对模型进行优化计算。最后通过对实例SA349/2旋翼桨叶进行优化对比,实现了在多约束条件都满足的情况下,自转惯量提高到原来的1.05倍,桨叶总质量减少6.0%~7.2%,应力比初始模型减少5.9%~7.1%的多目标优化结果,优化性能良好。

  • 尹强;周丽
    . 2010, 29(8): 155-159.
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    基于遗传优化方法,提出一种自适应追踪技术,并结合最小二乘算法,对线性结构和迟滞非线性结构的时变参数进行识别,并由此判断结构的损伤。数值仿真结果表明该方法对结构因损伤引起的参数变化具有敏感性,能够有效地追踪结构参数的变化,识别结构的时变参数,从而检测出结构损伤,包括损伤的发生时刻,以及损伤的位置和程度;此外,还对线性结构进行了实验验证,实验结果表明所提方法能够有效追踪结构参数的变化,从而识别出结构的损伤,具有实际应用价值。
  • 王京华;魏英杰;于开平;王聪;黄文虎;吕瑞
    . 2010, 29(8): 160-163.
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    利用超空泡可以大幅地提高水下航行体的速度,为了研究超空泡航行体的动力学建模和控制问题,根据空泡膨胀独立性原理,研究了空泡的记忆效应及其对空泡形态的影响,详细计算了超空泡航行体各部分所受的流体动力,计算过程中还考虑了空化器定向效应和空泡上飘变形,研究了航行过程中尾翼效率变化规律,建立了一种更精细的超空泡航行体非线性动力学模型。设计了基于输入输出精确线性化的鲁棒极点配置控制器,仿真结果表明实现了系统在一定初始扰动下的稳定控制。
  • 李 钢;李宏男
    . 2010, 29(8): 164-168.
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    对装有“双功能”软钢阻尼器的框架结构进行了模拟地震振动台试验与分析,并采用有限元方法进行了振动台试验的数值计算,试验及有限元分析结果均表明,两种“双功能”软钢阻尼器对结构的位移反应均有较好的控制效果,实现了小震下为结构提供初始刚度,大震下消耗地震能的设计思想;从能量的角度分析了两种软钢阻尼器的耗能性能,结果表明,“双功能”软钢阻尼器可以耗散大部分地震动输入给结构的能量,降低结构损伤,是一种理想的消能装置。

  • 宋志强;马震岳
    . 2010, 29(8): 169-173.
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    水轮发电机组转子相对偏心引起的不平衡磁拉力对转子振动有较大影响。从水轮发电机转子的气隙磁场能表达式出发,推导发电机转子的电磁刚度矩阵。利用拉格郎日方程,建立了刚性和短轴承弹性两种支承方式下考虑电磁刚度的转子振动模型。利用李雅普诺夫非线性振动稳定性理论,研究了电磁刚度和轴承弹性支承对转子的临界转速和偏心力作用下的横振幅值的影响,并分析了电磁、机械、轴承等参数对临界转速的影响程度。为进一步深入研究水轮发电机组轴系统在电磁,水力和机械结构参数共同作用下的动力特性打下基础。

  • 王美令;陈 果
    . 2010, 29(8): 174-177,.
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    提取了转静碰摩故障的关联维数和小波能量谱熵特征,构造了基于支持向量机的碰摩故障智能诊断模型。首先,基于转子碰摩动力学仿真模型,进行了关联维数和小波能量谱熵对碰摩故障的灵敏度分析,然后,以碰摩故障仿真样本为学习样本,利用SVM构造了碰摩故障分类器,得出了用于识别碰摩故障的SVM判别函数;最后,利用航空发动机转子故障实验器,通过实验得到碰摩故障实验样本,对其进行降噪处理,计算其关联维数和能量谱熵后,代入SVM判别函数,直接判别是否出现碰摩故障。实验结果验证了本文方法的有效性。
  • 王伟魁;曾周末;孙立瑛;杜刚;靳世久
    . 2010, 29(8): 178-180.
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    基于声发射原理的大型储罐罐底腐蚀和泄漏检测方法近些年被业界普遍认同。作为一种高效率、低成本的先进方法取得了越来越多的应用。然而由于该方法本身的特点,在检测过程中不可避免地会采集到大量的噪声信号。如不能有效地消除这些噪声信号,就会严重影响对罐底评估的准确性。因此,人们提出了多种去噪方法,然而这些方法却不能很好地消除“虚定位”事件。针对该问题,提出了一种基于相关分析的声发射罐底检测降噪方法以消除“虚定位”事件。通过对现场实际检测数据的处理表明,该方法能够有效消除“虚定位”事件,使得罐底评估的结果与开罐实测的结果更加相符。
  • 董怀力;文桂林;卿启湘;周兵;金秋谈;周华安
    . 2010, 29(8): 181-184.
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    针对油气悬挂在制造或服务一段时间后,某些工作参数会发生变化,且不易直接测量的问题,提出了一种基于数学模型与遗传算法的反演方法。首先,应用描述实际气体状态的R-K方程和计算紊流阻力系数的Blasius公式建立了油气悬挂的数学模型。在悬挂基本几何参数和实验数据的基础上,以数学模型正向求解样本点输出力的均方差为目标函数,应用遗传算法优化搜索其工作参数,在达到设置误差时,反演结束。最后简要分析了该方法的正确性及稳定性。
  • 刘文武;翁雪涛;朱石坚;何其伟
    . 2010, 29(8): 185-188.
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    如何确定湘江的粘弹性模型, 从而应用有限软件对橡胶制品进行动态特性分析是工程现今面临的一大堆难题。为此,本文首先研究了基于ANSYS对橡胶制品的动态特性分析方法, 而后提出了lsight集成ANSYS和MATLAB来确定橡胶粘弹性模型参数的优化反推法,最后应用该方法确定了某型橡胶金属环的粘弹性模式,并进行了验证。
  • 万浩川;张琪昌;王炜
    . 2010, 29(8): 189-194.
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    规范形理论在研究非线性动力系统的稳定性和分岔方面发挥了非常重要的作用,近年来,随着国内外学者在这一领域的研究不断深入,规范形理论本身和它在动力系统中的应用都取得了长足的进步。目前经过改进的规范形方法只是研究了一个自由度和两个自由度系统,而对于多自由度系统( )还几乎没有涉及,与此同时大多数工程实际结构需简化为多自由度强非线性振动模型。本文将规范形理论应用到多自由度强非线性振动系统中,采用改进的规范形方法研究三自由度强非线性振动系统的稳态渐近解,通过对比数值解及原有规范形方法的所得结果,验证了改进的规范形理论在研究多自由度强非线性振动系统渐近解求解方面的有效性。

  • 康召辉; 任兴民; 王鸷; 杨永锋
    . 2010, 29(8): 195-197.
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    研究了浮环轴承中内、外层不平衡油膜力作用下浮动环的运动情况。从广义不可压Reynolds方程出发,推导了浮环轴承内外层油膜的瞬态控制方程,结合Hirs整体流动理论和Moody壁面摩擦系数方程,获取浮动环的运动方程,通过算例,较为深入地研究了浮环轴承系统中浮动环的涡动特性:浮动环质心稳定状况下运动轨迹呈椭圆形分布,且幅值随轴颈偏心率增大而增略呈减小趋势。
  • 孙 智;侯 伟
    . 2010, 29(8): 198-203.
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    基于相关响应估计的连续小波变换分析方法可以从结构环境随机振动响应中识别出结构的模态参数,其中小波时频分析窗的设置对识别的准确性起着至关重要的作用。为此,本论文展开这方面的研究,详细讨论了影响小波时频分析解析度的参数及时频分析窗的设置方法。对于频域解析度,通过调节母小波函数中心频率来满足对结构模态进行分离的要求。对于时域解析度导致的边界效应问题,通过在相关响应估计过程中对相关响应进行负延拓来解决此问题。文中并采用一单塔双索面斜拉桥数值算例来验证方法的准确性并讨论了参数设置细节。数值算例分析的结果表明通过合理设置小波母函数中心分析频率及相关响应的延拓长度,可以很好地解决时频解析度相关问题,从而准确地从结构随机振动响应信号中识别出结构模态参数。

  • 黎定仕;张以都;王鹏
    . 2010, 29(8): 204-208.
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    机械结合部的阻尼由连接界面之间的相对滑动产生,为结构阻尼,因此提出了一种基于结构阻尼的结合部动力学模型。该模型通过刚度和结构阻尼对机械结合部进行等效,模拟结合部的动力学特性。为了对模型进行验证,设计了一组试验进行研究。首先利用DASP系统对试验件进行模态试验,得到模态参数和模态振型,然后根据模态试验数据识别机械结合部动力学参数。基于新模型的有限元复特征值分析结果与模态试验分析结果误差较小,表明结合部动力学模型在设置适宜的参数时,能够模拟机械结合部的动力学特性,验证了模型的可行性。
  • 袁潘;杨智春
    . 2010, 29(8): 209-213.
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    用数值模拟方法,研究了方形和圆形截面的复合材料/铝复合管在轴向准静态及冲击压溃下的吸能特性,计算得到压溃力-位移曲线。通过将一组方形截面复合管在准静态压溃条件下的计算结果与文献的实验数据进行对比,以验证有限元模型和参数设置的正确性。在铝管的管厚、管长以及截面外周长相同,缠绕不同厚度的复合材料情况下,对比分析了方形和圆形截面复合管在准静态及冲击压溃条件下的轴向压溃吸能特性。结果表明,复合管的截面构型对其吸能效果影响很大,在轴向准静态压溃条件下,圆形截面复合管吸能能力要强于方形截面复合管;冲击压溃吸能量不但与结构自身吸能力有关,还受到外界冲击大小的影响。在设计复合材料层厚度时,需要控制复合管的刚度,避免回弹造成吸能量的降低。

  • 于梅
    . 2010, 29(8): 214-216.
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    对精密仪器使用环境的微振动测量和控制是目前许多前沿科学亟待解决的问题和重要的研究方向。分析了目前精密仪器环境振动测量和评价方法存在的问题,讨论了环境振动数据分析方法和研究工作的技术难点。指出开展环境振动对精密仪器影响规律和测量方法的深入研究,制定评价标准或校准规范,具有十分重要的现实意义和应用价值,其成果可为精密仪器实验室建设的选址、隔振设施建设和隔振技术的实施,以及高新技术密集区环境保护及其立法提供技术依据。
  • 朱恩涌;巫世晶;王晓笋;邓明星;潜波
    . 2010, 29(8): 217-220,.
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    建立了一种考虑摩擦力、时变啮合刚度、齿侧间隙和综合啮合误差的2K-H型行星齿轮平移-扭转耦合非线性动力学模型。分析计算了啮合齿对间的相对位移,根据啮合区啮合齿对数不断变化的特点,推导出不同啮合齿对间摩擦力力臂计算公式,考虑了双齿啮合区的齿面摩擦力对齿轮系统振动的影响,推导了系统多间隙,变参数和多自由度的动力学微分方程组。最后运用变步长Gill积分法求解系统多自由度间隙型非线性微分方程组,得到了考虑滑动摩擦力影响时系统的振动响应。
  • 顾太平;何 琳;赵应龙
    . 2010, 29(8): 221-223.
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    针对传统空气弹簧刚度特性计算存在的问题,基于空气波动理论与弹性薄壳理论,提出了一种通过计算囊式空气弹簧的空气声压场和囊体应力场分布,进而确定其动刚度的有限元计算方法;并给出了运用该方法计算船用空气弹簧机械阻抗的实例,分析表明该方法合理可行,为囊式空气弹簧的动态特性分析计算提供了一种新思路。

  • 周晅毅;克勤;顾明;冯永异
    . 2010, 29(8): 224-227.
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    基于风洞试验的结果分析了某机场航站楼屋面风压系数的特性,该机场航站楼屋盖表面以负压为主,大部分区域负压绝对值较小且分布均匀,迎风边缘部分负压绝对值及负压梯度均较大。接着结合计算流体动力学方法模拟了主要风向角下风速矢量的分布特性,进一步阐释了屋面风压分布形成的机理。
  • 李炜明;朱宏平;吴贤国;夏勇;
    . 2010, 29(8): 228-231.
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    在激励未知的情况下,基于试验加速度数据,对某三层框架进行了结构系统参数的辨识。引入了特征系统实现算法,在实验室条件下,基于模拟环境激励的框架结构的自由振动加速度响应,生成了Hankel矩阵,计算了相应的互相关函数;运用奇异值分解求得了系统的特征值,通过计算指标MAC、EMAC、MPC、CMI,剔除了系统的虚假模态,得到了结构的相应频率与阻尼,与实测数据以及有限元计算结果的比较分析表明,未知激励下,特征实现算法能较准确地对结构的动力参数进行辨识。
  • 闫书明;白书锋;吕国仁
    . 2010, 29(8): 232-236.
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    常用护栏端头易引发恶性事故,卷板式护栏端头吸收车辆动能效果不佳且车体碰撞方向加速度不满足要求,运用碰撞试验和有限元仿真分析相结合的方法,对卷板式护栏端头进行碰撞分析和结构优化研究。通过分析研究,得出改进的脱钩约束装置,应用该装置后的端头能够完全吸收车辆动能,且使车辆碰撞方向加速度最大值为由38g降低为11.9g,卷板吸能效果显著增强,各项指标均满足评价标准要求;仿真与碰撞试验结果相符,验证了仿真方法的可靠性。开发的端头优化结构可有效降低事故严重程度,保护乘员安全。