2014年, 第33卷, 第1期 
刊出日期:2014-01-15
  

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    论文
  • 付尚琛 石立华 马 丁 蔡 建
    . 2014, 33(1): 1-5.
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    Lamb波在结构健康监测中受到广泛关注,但其在传播过程中存在着多模和频散特性,不利于损伤定位和高分辨率成像。弯折频率变换(Warped Frequency Transform, WFT)通过构建合理的弯折映射可实现对频率轴的弯折。基于Lamb波群速度频散曲线设计弯折频率变换,则可用于Lamb波信号的处理。本文从直接补偿角度出发,利用WFT对传感信号进行频散抑制。提出了基于WFT的高分辨率损伤成像方法,利用有限元软件ABAQUS进行了带损伤铝板中Lamb波传播的仿真。仿真结果表明WFT能有效压缩频散的波包,通过本文所提成像方法可实现高分辨率损伤成像。
  • 唐贵基;王晓龙
    . 2014, 33(1): 6-10.
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    将1.5维谱分析和Teager能量算子相结合,提出了1.5维能量谱的分析方法,并针对滚动轴承故障诊断问题,从提高故障信号信噪比的角度出发,提出基于EEMD降噪和1.5维能量谱的故障诊断新方法。该方法首先对故障信号进行聚合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)运算,得到一组本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)分量后运用相关系数-峭度准则对其进行筛选,并利用筛选出的IMF分量重构信号,最后计算重构信号的1.5维能量谱,从而获得轴承故障特征频率信息。利用该方法对滚动轴承内圈故障的模拟数据以及实测数据分别进行分析,诊断结果令人满意。
  • 胥永刚;孟志鹏;陆 明;付 胜
    . 2014, 33(1): 11-16.
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    针对故障齿轮振动信号的非平稳特征和包含强烈噪声,很难提取故障特征频率的情况,提出了基于双树复小波和奇异差分谱的故障诊断方法。首先将非平稳的故障振动信号通过双树复小波分解为几个不同频段的分量;由于噪声的影响,从各个分量的频谱中难以准确地得到故障频率。然后对包含故障特征的分量构建Hankel矩阵并进行奇异值分解,求奇异值差分谱曲线,确定奇异值个数进行SVD重构降噪,由此实现对故障特征信息的提取。最后再求希尔伯特包络谱,便能准确地得到故障频率。实验结果和工程应用表明,该方法可以有效地提取齿轮的故障特征信息,验证了方法的可行性和有效性。

  • 吴玖荣;;潘旭光;傅继阳;;徐 安;
    . 2014, 33(1): 17-23.
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    对利通广场实施了在台风“韦森特”影响下的楼顶风速、风向和风致加速度响应的实时同步测试。获取了本次台风影响时此超高层建筑顶部的湍流强度、阵风因子及脉动风速功率谱密度等风场特性。通过对风致加速度的分析,研究了风致加速度的频谱特征、结构自振频率及其振型等相关动力特征,采用随机减量法求得结构第一振型阻尼比与振幅的非线性关系。另一方面,通过对此超高层建筑在无风荷载的环境激励条件下GPS楼顶位移的测试和分析,探讨了GPS多路径效应的形成机制及消除方法。并将GPS位移以及风致加速度获得的结构自振频率,与有限元分析结果进行对比分析,验证了两种测试方法均能有效识别实际结构的自振频率等动力特征。上述实测分析结果可为超高层建筑抗风设计提供参考。
  • 胡俊峰;张宪民;徐贵阳
    . 2014, 33(1): 24-32.
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    由于高速柔性并联机构系统的非线性和不确定性,提出一种鲁棒模型预测振动控制策略以抑制系统的振动响应。以压电陶瓷为作动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立机构不精确动力学模型。机构动力学模型中的非线性因素、耦合因素及系统高阶模态影响作为扰动,将模态力视为不确定扰动,并且考虑输出噪声对系统的影响,建立系统动态响应的预测模型,以预测输出值。采用Kalman滤波估计器估计系统状态量,以控制电压及其变化率为约束条件,将系统性能指标和约束条件化为一个标准二次规划优化问题,通过求解这一优化问题来得到最优控制输出,形成滚动优化控制输出来抑制系统振动响应。采用表征作动能量的可控性指标和表征观测信号能量的可观性指标,确定作动器和传感器的最优位置。以新型2自由度并联机构为实例,采用实验模态方法得到系统的前2阶固有频率和阻尼比,与有限元方法得到的结果比较分析表明理论模型不精确。基于该模型采用dSPACE实时仿真系统和MATLAB/Simulink搭建鲁棒控制系统,进行振动主动控制试验研究。试验结果表明,所设计的控制器能有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,验证了控制器的有效性和鲁棒性。
  • 朱金文;杨德庆
    . 2014, 33(1): 33-38.
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    带三次恢复力项频率依赖于速度(Velocity-Dependent-Frequency, VDF)的非线性振子 的周期及其性质目前没有文献讨论,且使用传统的摄动法或谐波平衡法求解这类振子一阶近似解时往往失效。特别的,其频率在有限的幅值范围内奇异。首先求得了该振子周期的积分表达式,基于积分表达式可积性条件采用谐波平衡法得到了该振子一类初始条件下的精确解;研究了该振子的周期性质,给出了由第一类完全椭圆积分表示的周期-振幅的近似解析表达式,分析了振子的方波现象及产生原因。研究表明,振子周期最终随着幅值的增大衰减到0;振子方波现象产生原因是由于系统参数 ,随着幅值的增大,方波现象更明显。最后提出使用一种Hermite插值法求解该振子的周期解,该方法将时间变量转换为新的谐振时间变量,其频率为振子频率的一半,对应的控制微分方程转变为适合于Hermite插值分析的形式,其解与数值解的对比证明了该方法的有效性。
  • 杨望灿;张培林;张云强
    . 2014, 33(1): 39-44.
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    为了有效利用振动信号进行故障诊断,提出了一种基于邻域自适应局部保持投影的轴承故障诊断模型。首先,利用EMD将轴承振动信号分解为若干个平稳的固有模态函数(IMF),对IMF分量建立自回归(AR)模型,构建原始特征子集。然后,利用邻域自适应局部保持投影算法对原始特征子集进行降维处理,获得原始特征子集的低维特征向量和投影矩阵。以低维特征向量为输入,以最小二乘支持向量机(LS-SVM)为分类器,通过研究故障识别率和低维特征空间维数的关系确定最优降维维数和对应的最优投影矩阵。最后,根据最优降维维数完成降维处理过程,得到低维特征向量,输入LS-SVM分类器,识别轴承的工作状态和故障类型。实验结果表明,该模型提高了轴承故障诊断的精度。
  • 马如进;田 雨;陈艾荣
    . 2014, 33(1): 45-50.
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    将人行桥作为车行主桥的悬挂结构,形成一个组合式桥梁,共同解决人车通行问题,然而这种结构形式在主桥车辆荷载激励下人行桥的振动舒适性还有待研究。首先推导了悬挂式人行桥的基频估算公式并通过有限元计算进行了验证,研究表明悬挂式人行桥的基频很大程度上取决于车行主桥的自振特性。采用分离迭代法对某悬挂式人行桥的车致振动响应进行了分析,结果表明车行桥路面粗糙度、车速、车流密度等都会显著影响车辆通过时桥梁的振动响应,车致振动引起的人行桥跨中竖向峰值加速度可达到仅人行激励引起的相应值的一半以上,悬挂式人行桥行人舒适性评价中应考虑会降低其舒适度的车致振动效应的影响。
  • 李丽敏;王仲生;姜洪开
    . 2014, 33(1): 51-55.
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    针对航空发动机突发故障,构建了一种基于相似性传播聚类的突发故障诊断方法。首先利用突发故障历史监测数据建立突发故障数据库,通过相似性传播聚类找到数据库中所有突发故障数据的中心,当诊断新采集数据的突发故障类型时,通过相似性传播聚类找到当前新采集数据的中心,经过与突发故障数据库中的数据中心进行匹配判断该新采集数据所对应的突发故障类型。将该突发故障诊断方法应用到发动机转子实验台的突发故障诊断中,仿真和实验结果表明该方法的可行性,并通过与其他方法比较,表明该方法具有诊断时间短和误差小的优点。
  • 肖 锋;华宏星;谌 勇;朱大巍;马 超
    . 2014, 33(1): 56-62.
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    利用Abaqus中不同的超弹性本构模型对橡胶材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的本构模型,然后分析手性蜂窝覆盖层的水下非接触性爆炸动响应特点,并研究主要设计参数包括高度、镂空率和面板材料对抗冲击性能的影响。研究结果表明,随着高度、镂空率和面板材料波阻抗的增加,覆盖层的抗冲击性能和缓冲性能得到提高。对该覆盖层的水下爆炸抗冲击防护机理、性能的认识和结构形式的进一步优化设计提供参考。
  • 王相兵;童水光
    . 2014, 33(1): 63-70.
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    为准确描述液压挖掘机机械臂动动力学模型,根据柔性多体动力学理论,采用模态函数描述臂架的弹性变形,利用LAGRANGE定理和虚功原理建立挖掘机臂架系统刚柔耦合的非线性动力学方程。对已建立的动力学方程利用MATLAB进行数值求解, 运用仿真软件ADAMS及NASTRAN建立液压挖掘机机械臂刚柔耦合模型并进行仿真分析,通过对比二者结果表明动力学方程建模方法的正确性。运用数值求解的方法进行模态计算和动力学响应分析,求解相关几何参数的一阶固有频率灵敏度,分析了影响机械臂动力学特性的主要模态参数,为进一步研究其结构优化及运动精度控制提供依据。
  • 杨 红;孙 卓;刘夏平;朱卫安;王燕萍
    . 2014, 33(1): 71-76.
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    根据桥梁挠度的各成分的特性,建立温度和温度挠度效应的非线性关系。为了提高温度挠度效应的拟合能力,提出多最小二乘支持向量机(M-LS-SVM)拟合模型。通过减聚类方法将输入空间划分为一些小的局部空间,在每个局部空间中用LS-SVM建立子模型。为解决子模型相互之间的严重相关问题,提高模型的精度和鲁棒性,各个子模型的预测输出通过主元递归(PCR)方法连接。实验和分析结果表明:该方法能分离挠度监测信号中的温度效应,为从长期监测信号中进行损伤识别提供基础数据。
  • 刘 韬;陈 进;董广明
    . 2014, 33(1): 77-80.
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    发生早期故障的轴承,由于故障特征频率处的能量比较微弱,易于被噪声淹没。通过对滚动轴承故障原理的研究,讨论了利用共振频率解调故障特征频率对于噪声的抑制能力。为了寻找轴承的共振频率,结合时频分析和信息熵的特点,提出了一种新的频带熵方法。首先利用短时傅里叶变换得到信号的时频分布,再沿时间轴计算各个频率的幅值谱熵,从而得到各个频率成分随时间变化的复杂度指标。利用频带熵对轴承共振频率的检测能力,揭示了频带熵与自适应滤波器参数的关系。与原始包络相比,滤波后的包络信号能有效的从噪声中提取出轴承故障特征频率。最后通过仿真和实验验证了该方法的有效性。
  • 陈 虎;罗 强;张 良;刘 钢;陈 坚
    . 2014, 33(1): 81-88.
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    结合京沪高铁先导段综合试验,针对端刺结构两端与相邻路桥结构连接的关键部位,开展了CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段振动特性测试,分析了振动响应沿线路纵垂向的空间变化特征及与行车速度的关系。试验表明:①沿线路纵向的振动响应最大值出现在过渡板端与路基支承层交接处,并呈现出前者支承刚度小于后者的现象,反映出端刺结构的过渡板设置未能较好地实现刚度由高至低的逐渐过渡;②垂向多层的线路结构振动响应沿深度呈递减趋势,结构各层位水平向不连续引起的振动响应表现出与轮轨作用处距离成反比的关系,轨道板端经纵联后的振动特性有显著改善;③随车速的提高,振动位移表现出线性增加、振动速度与振动加速度呈现出非线性加速增大的规律。
  • 陈余军;姜 毅
    . 2014, 33(1): 89-94.
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    研究裸弹垂直热发射过程系统的动态响应及其对导弹运动的影响。对车载导弹发射系统进行了简化和等效建模,进行了导弹起飞过程的理论分析,基于动力学和有限元软件建立了系统刚柔耦合多体动力学模型,对发射过程展开了动力学仿真与分析,并进行了多刚体与刚柔耦合两类模型计算结果对比。数值模拟结果表明,导弹起飞过程与发射车的耦合作用明显,系统振动对导弹起飞姿态产生影响,发射车振动衰减特性良好,柔性发射台模型能够较好反映发射过程系统动态响应以及弹架耦合特性。
  • 何小伟;吴天行;王誉蓉;
    . 2014, 33(1): 95-100.
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    孔隙式粘滞流体阻尼器除了阻尼力外还有附加刚度特性。在混有空气的情况下,流体阻尼器效能会发生改变,对附加刚度有显著影响。为了研究并预测混有空气的流体阻尼器的动态特性,从混有空气的流体非线性阻尼力和非线性弹性力串联模型出发,通过分析计算非线性阻尼器的等效线性阻尼和弹性,建立了便于工程实际应用的流体阻尼器线性并联模型,分析了混有空气的流体阻尼器在不同频率和位移工况下效能和附加刚度的变化。通过对孔隙式粘滞流体阻尼器的动态特性试验,验证了分析方法和等效线性模型的正确性。
  • 彭 丽;丁 虎;陈立群;
    . 2014, 33(1): 101-105.
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    将复模态方法推广至地基梁系统的振动分析中,研究了三参数描述的黏弹性Pasternak地基梁的横向振动特征,得到不同边界条件下的频率方程的近似解析式以及模态函数表达式。采用数值方法近似求解复模态分析得到的超越方程,并运用微分求积方法数值加以验证。通过具体算例,分析了边界条件、刚度系数以及地基黏性系数等对固有频率和模态函数的影响。研究结果表明,微分求积法的数值解与复模态的近似解析解吻合的很好。
  • 欧阳慧珉;佐野滋则;内山直树;张广明;王德明;梅 磊
    . 2014, 33(1): 106-112.
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    悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该线性模型设计一个含有积分器的状态反馈控制器,其增益通过线性矩阵不等式(LMI)优化算法求出,并且该控制器对于绳长变化具有鲁棒性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量绳长的传感器系统的情况下容易地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。
  • 张延昌;俞鞠梅;张世联;周 红;王自力
    . 2014, 33(1): 113-118.
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    金属夹层板具有优越的力学性能,良好的吸能特性可用于船舶耐撞、抗爆防护结构设计。以V型折叠式夹芯结构为研究对象,通过试验分析夹芯层结构变形模式、压皱力历程曲线等,得到了夹芯层结构横向压皱力学性能,采用有限元软件Abaqus对其在横向受压时的力学行为进行数值仿真分析,分析结构压皱动态渐进屈曲过程、变形模式、吸能效率、平均压皱强度等。对比分析表明,V型夹芯层结构在横向压皱载荷下发生屈曲、褶皱变形模式,变形模式决定了压皱力学行为及其性能,其中单元变形模式I的吸能效率较高。采用合理的模型化技术得到的有限元计算结果与试验结果两者吻合较好,验证了有限元数值仿真的计算精度。
  • 宋磊建;付世晓;陈希恰;郭 宏;屈 衍
    . 2014, 33(1): 119-124.
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    在给出悬链线和缓波形理论公式的基础上,对某一深海脐带缆进行悬链线布局和缓波形布局两种不同布局形式的选型设计研究,计算得到脐带缆在两种布局下的静态和动态响应,及其有效张力和弯曲曲率的分布特性。结果显示有效张力的最大值都发生在悬链线布局和缓波形布局的顶部悬挂点,而弯曲曲率的最大值发生在悬链线布局的触地点和缓波形布局的上升段末端;缓波形布局在减小有效张力的同时还减小顶部浮体和波浪运动对脐带缆的动态干扰。
  • 王忠民;王 昭;张 荣;李会侠
    . 2014, 33(1): 125-129.
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    基于微分求积法,分析了旋转圆板的横向振动和稳定性问题。从平面应力问题和Kirchhoff薄板理论出发,得到了在沿径向线性分布的离心惯性力作用下均质等厚度旋转圆板的轴对称中面内力,建立了极坐标下板的轴对称运动微分方程。对变系数的运动微分方程,采用微分求积法离散方程和边界条件,分析了周边固支、简支(沿径向不可移)和周边完全自由三种边界条件下旋转圆板的前两阶复频率的实部和虚部随角速度的变化情况,并得到其失稳类型以及相应的临界速度。
  • 王文明;李宏男;王德斌;尚 兵
    . 2014, 33(1): 130-136.
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    开发了ABAQUS显式用户材料子程序VUMAT,该程序可以考虑材料应变率效应的影响。通过对钢筋混凝土柱的动态和静态加载试验进行模拟,验证了子程序的可靠性。通过对某四层钢筋混凝土框架结构进行增量动力时程分析,研究了材料的应变率效应对结构最大顶点位移、最大基底剪力、最大层间位移、结构的能力曲线、结构的抗倒塌能力和倒塌模式的影响。研究表明,考虑材料的应变率效应后,结构的最大顶点位移和最大层间位移大多数情况下会减小,结构最大层间位移的应变率效应更为明显;当地震波增强到使结构接近于发生倒塌时,结构的最大顶点位移和最大层间位移均明显减小;随着地震波强度的增强,应变率对结构响应的影响趋于明显;结构的抗倒塌能力有一定程度的提高,但连续性倒塌过程基本不变。
  • 王衍学 向家伟 蒋占四 丁永彬
    . 2014, 33(1): 137-140.
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    针对现有各种降噪方法存在的缺点,提出了一种改进标准化最大似然估计的最小描述长度降噪方法。该方法增加编码过程中对集合本身码长计算,降噪中自适应确定降噪阈值。通过仿真信号和实际某轴承故障信号降噪分析,结果表明所提方法可以有效消除噪声并尽可能保留有用信号成分,降噪后信号的信噪比高于VisuShrink降噪和BayesShrink降噪等方法。基于改进标准化最大似然估计的MDL降噪方法进一步完善了MDL降噪理论,提升了其降噪效果。
  • 翟钢军;程 勇;马 哲
    . 2014, 33(1): 141-148.
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    海上石油储备基地的主要结构—超大型浮式储油船属于超大型浮式结构物(VLFS),对其水弹性响应分析是研究设计中的一个重要环节。采用正弦振型函数,将结构运动产生的辐射势及水弹性响应根据模态形式进行展开叠加,然后通过对边界积分方程应用三维势流理论中的格林函数法,其中由于结构的对称性,只建立储油船的1/4数值模型,求出速度势及流体压力,最后将其代入结构水弹性运动方程。探讨了广义水动力参数随水深和相对波长的变化规律,进一步计算不同水深及波长时储油船的水弹性响应、底板变形及其内部弯矩,为今后的研究提供理论依据和方法。
  • 文 祥;陈章位;贺惠农
    . 2014, 33(1): 149-153.
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    为了分析间隙对两轴液压振动试验系统动力学响应的影响,建立了间隙副连续碰撞力学模型,将含间隙副的系统模型导入 ADAMS中进行仿真分析,同时,搭建了一套实验系统并进行了简谐异步激振输入下的实验分析。仿真和实验结果表明:在激振器异步且运动副间隙尺寸一定的情况下,两个激振器之间产生了耦合振动效应,其稳态输出加速度响应有明显的波动,同时,随着激振频率和激振幅值的增加,系统峰值加速度响应急剧增加。因此,为了消除间隙副非线性因素的影响,合理设计两轴激振试验系统转动副间隙具有重要意义。
  • 余 波;刘 迪;杨绿峰;
    . 2014, 33(1): 154-161.
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    残余位移是评价桥梁结构震后可修复性和可用性的重要指标,而P-;效应对桥梁结构的残余位移影响显著。综合考虑P-;效应和地震动随机特性的影响,通过大量的非弹性动力时程分析,定量地分析桥梁结构震后残余位移的概率统计特征和经验预测方程。首先根据动力平衡原理,建立考虑P-;效应的桥梁结构非弹性地震动力响应分析的运动控制微分方程,然后结合所筛选的69条强震记录,利用概率统计方法定量地分析P-;效应、屈服后刚度比、规一化屈服强度和自振周期等因素对震后残余位移的概率统计特征的影响,进而对残余位移与峰值位移之间的相关性进行讨论,并建立残余位移与峰值位移之间的经验预测方程。分析结果表明:P-;效应、屈服后刚度比和规一化屈服强度对残余位移的均值影响较大,而对残余位移的变异性影响相对较小;桥梁结构的震后残余位移可以描述为对数正态分布或威布尔分布随机变量;残余位移与峰值位移之间具有较强的相关性,且二者比值的均值(变异系数)随着自振周期和稳定系数的增大而增大(减小)。
  • 张锴锋;;袁惠群;聂 鹏
    . 2014, 33(1): 162-164.
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    根据多重分形理论,提出一种刀具磨损在线监测方法。采用覆盖法计算了切削加工过程中声发射(AE)信号的广义维数,得到了不同刀具磨损状态下AE信号的广义维数谱,分析了广义维数与刀具磨损状态间的关系。计算了AE信号广义维数特征距离及广义维数相关系数,通过比较各广义维数相关系数的大小,对刀具磨损状态进行了决策分类。实测信号验证结果表明,运用该方法可以对刀具磨损状态进行有效识别。
  • 刘建敏;刘远宏;江鹏程;冯辅周
    . 2014, 33(1): 165-169.
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    齿轮故障振动信号中调幅和调频现象同时存在,其频谱包括以啮合频率及其谐波为载频,齿轮所在轴转频及其谐波为调制频率产生的调制边频带。针对齿轮故障振动信号特征提取困难的问题,提出一种基于包络分析和S变换时频图像相结合的故障特征提取方法。通过变速器齿轮故障模拟实验,采集齿轮正常、轻微磨损和严重磨损时的稳态振动信号,对其进行Hilbert变换得到信号的包络,然后对包络信号进行S变换,得到包络的时频图像的等高线灰度图像,计算图像的灰度共生矩阵及其统计特征量,提取齿轮故障特征。试验结果表明:该方法能有效提取齿轮故障特征。
  • 张冰瑞&#;陈克安 赵华勇 王耀辉
    . 2014, 33(1): 170-175.
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    为了合成任意材料板的冲击声,提出了一种基于球-板撞击模型的冲击声合成方法,并进行了感知验证。通过在铝、玻璃和木材三种材料之间进行差值的方法,给出了二维材料感知空间中任意虚拟材料的冲击声合成方法。设计并完成了两组主观评价实验,实验1通过材料辨识实验研究了合成声和录音对材料辨识的影响,实验2产生材料渐变的冲击声连续统,并对材料控制策略进行感知评估。结果表明,与录音相比使用合成声可以获得更好的材料辨识结果,此外听者对材料的辨识结果与阻尼的变化趋势一致,从而验证了本文冲击声合成方法的有效性。

  • 霍学晋;蒲黔辉
    . 2014, 33(1): 176-182.
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    通过建立车桥耦合动力学模型,编写计算程序研究了行车速度、偏载距离、结构阻尼、路面不平度、行车方向、轴距、车间距、车辆数及结构设计参数等对蝶形拱桥各构件动力冲击系数的影响。结果表明:主吊索力的冲击系数整体上随着速度的增大而增大;偏载侧主拱拱顶横向位移的冲击系数随着偏载距离的增大迅速增大,而竖向位移的冲击系数却呈现迅速下降的趋势;阻尼比使得各构件的冲击系数均有所降低;构件的冲击系数随着路面不平度等级的不同而不同;异向行驶时,左右对称的各构件冲击系数差别较大;存在某个矢跨比值使得主梁跨中挠度的冲击系数最小;采用尼尔森体系,各构件的冲击系数明显减小。
  • 王 毅&#;林 皋;胡志强
    . 2014, 33(1): 183-187.
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    考虑库水的可压缩性和库底的吸收作用,在比例边界有限元方法的框架中推导并求解了在竖向激励下重力坝所受到的动水压力,实现了在地震作用下重力坝-库水相互作用的全方向求解,在频域和时域中均实现了对坝面动水压力的求解。数值算例结果表明,方法具有极高的精度,同时还发现在一定的条件下,垂直激励下动水压力响应对坝水系统存在较为重要的影响,此外,还对库水的压缩性以及库底的吸收作用对坝面的动水压力的影响也进行了研究。
  • 饶国强;冯辅周;司爱威;谢金良
    . 2014, 33(1): 188-193.
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    由于排列熵算法能够有效放大时间序列的微弱变化,且计算简单、实时性好,已在信号突变检测方面显示出良好的应用前景,但是排列熵算法中嵌入维数和延迟时间等参数的确定仍依赖于经验和尝试,该问题已成为排列熵算法走向工程应用的瓶颈问题。根据排列熵算法的原理,提出了基于重构时间序列最佳相空间来确定模型参数的方法。根据相空间重构的两种观点,介绍了延迟时间与嵌入维数独立确定和联合确定两种方法的基本理论,然后利用仿真信号和滚动轴承全寿命数据对两种算法进行了检验和对比。结果表明,模型参数的独立确定方法比联合确定方法对信号的异常检测更好。
  • 杨佑发;李 帅;李海龙
    . 2014, 33(1): 194-199.
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    结合随机子空间法(SSI)提出了环境激励下结构模态参数识别的改进ITD法。随机子空间法的识别精度高,其中数据的协方差计算可以保留原始数据中的所有信息,同时去除了噪声,得到的Toeplitz矩阵中的数据可以作为ITD法的输入数据,这样ITD法不再需要采用随机减量法或者自然激励技术(NExT法)进行前处理,从而避免了这两种前处理方法的不准确性带来的误差。通过环境振动下四层钢框架模型试验的位移响应,对提出的改进ITD法进行了验证。与ITD法相比,改进的ITD法明显提高了对频率和阻尼比等结构模态参数的识别精度,表明改进ITD法可应用于结构的模态参数识别;与SSI法相比,改进ITD法精度没有降低,同时缩短了计算时间,这将为该方法应用到结构的实时监测提供了可能。
  • 张 雨;王玉国;李 超
    . 2014, 33(1): 200-202.
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    采用了工作响应分析技术和PSV-400-B型激光扫描测振仪,获得列车自动门的工作响应参数,包括频率和振型。在GB/T 21563-2008模拟长寿命随机振动环境下实施工作响应参数试验,给出了实验方案和系统框图,证明了激光扫描测振仪的准确性。对于某型列车自动门,采用三种扫描测点布置方式:①包括玻璃窗的门扇,②不包括玻璃窗的门扇,③仅对玻璃窗。获得了三种扫描对象的1次工作响应参数,包括工作响应频率及其振型。
  • 范宣华;陈 璞;吴瑞安;肖世富
    . 2014, 33(1): 203-208.
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    对Jacobi-Davidson(J-D)算法进行了改进和并行计算研究。通过添加谱变换、收缩和重启动等策略将J-D算法改造成了适应大规模模态分析的算法。利用改进后的算法和各种数值求解软件包,建立了一套基于PANDA框架的模态分析并行求解体系。基于该求解体系和并行机群,开展了某工程结构大规模模态分析并行可扩展性研究,测试规模从数十万自由度一直达到千万自由度,并行CPU核数达到128个;研究了改进后的J-D算法内层迭代步数、重启动向量个数等控制参数对外层迭代收敛速度的影响;获取了不同规模并行计算的加速比。研究结果表明,改进后的J-D算法完全适应千万自由度规模以上的模态分析,内存占用与规模之间呈线性增长趋势,在1 025万自由度规模模态分析仅占用39.4 GB内存;同时该算法具有优异的并行可扩展性,在128个CPU测试核内接近线性加速,并且测试规模越大,曲线越接近理想加速曲线,1 025万自由度规模在128核的并行效率达到88.1 %。
  • 田红亮;刘芙蓉;赵春华;方子帆;朱大林;陈保家;秦红玲;张发军
    . 2014, 33(1): 209-220.
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    给出有关粗糙表面单个微凸体接触点面积a的概率分布密度的推导过程。该概率分布密度适用于机械加工粗糙表面,不管磨削、铣削、车削表面都满足此概率分布密度的关系式。按照整体柔性结合面的结构函数,提出具体计算分形维数、分形粗糙度的方法。对文献[1]的理论计算和分析进行定量实验佐证。实验佐证显示:在一定法向加载重物的条件下,理论静摩擦系数和实验的绝对误差在-0.03302 ~ 0.01926之间,理论静摩擦系数和实验的相对误差在-8.323% ~ 5.512%之间。