基于有限测点响应的结构动态响应计算

针对结构受多点平稳随机激励的动态响应问题,将虚拟激励法结合矩阵扩阶技术,提出了一种新的结构动态响应计算方法.无需确定结构所受平稳随机激励的具体值,将有限个测试自由度的响应功率谱矩阵进行谱分解,应用虚拟激励法将平稳随机振动问题转化为一个或若干个简谐振动问题;分析虚拟简谐振动方程,将计算模型按在试验模型上所有需监测自由度的规模进行缩聚,基于矩阵扩阶技术,将有限个测试自由度的动态响应扩阶得到试验模型上所有需监测自由度的动态响应.以欧洲航空研究科技组织的基准模型--GARTEUR飞机模型为例,计算结果与仿真测试数据的拟合性好,故验证了所提算法的可行有效性.     

一种实现谐振响应夹具设计仿真计算

为满足高量值的冲击响应谱试验需求,使用有限元仿真方法对一种可实现谐振响应的夹具进行动态特性设计,分析其在瞬态激励作用下的冲击响应谱,根据仿真计算结果反复修正设计模型使其满足设计要求,并通过真实试验验证仿真设计结果.研究表明:振动台使用该谐振夹具可获得一定量值的谐振响应,可实现较高量值的冲击响应谱规范.研究结果对设计该类...     

基于频域法的随机振动载荷下飞机结构疲劳分析

针对飞机结构疲劳特性,提出了基于频率域信息的随机载荷历程——功率谱密度函数(Power speetraldensity,PSD)估算结构振动疲劳的一种新的计算方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的传递函数;将此传递函数与输入的功率谱相乘,获得结构的应力功率谱密度;再结合材料参数,选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。对某型飞机机翼,采用本文方法,应用有限元分析(Finite element analysis,FEA)获得了应力响应功率谱密度函数,并对机翼在随机振动载荷下的强度特性进行了模拟与分析,给出了分析结果。     

摆锤式冲击响应谱试验台的仿真研究

摆锤式冲击响应谱试验台是模拟爆炸冲击环境的一种较好手段,它能够模拟拐点频率在300Hz～2000Hz,峰值过载高达几千个g值的冲击谱型。根据该装置的结构和基本原理,本文应用有限元分析软件ANSYS,LS-DYNA等对其冲击响应谱产生过程进行了模拟,计算结果与试验数据吻合较好。此方法能够合理有效地模拟该装置的性能曲线,对摆锤式冲击试验台的设计具有指导意义。     

复杂非线性结构随机振动环境试验的数值模拟——虚拟振动环境试验系统

介绍了复杂非线性结构振动环境试验计算机模拟过程,为建立虚拟振动环境试验系统奠定基础。振动环境试验的数值模拟包括建模和控制器设计两个核心问题。对复杂非线性结构的计算机模拟具体过程是:首先对被试非线性结构建立非线性有限元模型,并简化成一个低自由度模型;利用低自由度系统和两个反馈测点的加速度设计反馈控制器,使其被控制点响应加速度的功率谱密度达到规范谱型,控制器的反馈即为非线性结构的激励;将激励作用到有限元模型,并做响应计算,验证其响应加速度功率谱密度是否达到预定的规范谱,如果不满足,可重新减缩非线性有限元模型,或另选控制律,重新设计控制器;分析非线性有限元模型的响应,并进行可靠性分析。由振动环境试验的数值模拟过程可发展而成虚拟振动环境试验系统。     

冲击响应谱程序的编制技巧

国外早已有了分析冲击响应谱的专用设备(如SD320),一些数据处理系统也具有计算冲击谱的功能(如HP5427A)。但是,国内目前不仅没有国产的分析冲击谱的仪器,引进的也很少。所以,现在国内分析冲击谱一般都采取采样后用通用计算机计算的方法。在资料[1]中简要介绍了我们分析冲击响应谱的方法:用7027瞬态信号记录仪采样后,     

火工式爆炸冲击模拟试验响应谱型控制方法研究

响应谱型控制是火工式爆炸冲击模拟试验一个最关键的问题和难点之一。本文针对响应谱型控制的上升斜率、拐点频率及容差控制等,开展火药激励控制方法、响应板边界、工装动特性等对响应谱型影响的研究。结果表明,圆环形火药激励加载方式可实现800Hz-4000Hz拐点频率,响应板弹性阻尼边界可降低拐点频率及抑制高频上翘,单边加筋工装结构的拐点频率低于双边加筋工装结构。在工程试验中,采用该方法在40000g,900Hz/1600Hz的爆炸冲击试验中,实现了拐点频率和容差±6d B的谱型控制要求。     

广州中信广场台风特性与结构响应的相关性分析

基于台风"达维"登陆时广州中信广场风场及结构响应的现场实测数据,对于风场特性和结构加速度响应状况进行了计算分析,计算分析结果表明,城市上空强风"达维"的湍流度比较大,在台风"达维"作用下结构的横风向响应与顺风向响应接近;同时在不同的时距条件下对风场特性与结构加速度响应的相关性进行了分析,由分析可知取3min为基本时距时风速与结构响应的相关性系数值较高,说明在确定结构的风荷载和计算结构风致响应时取基本时距为3min更为合理.     

对用小波组合匹配冲击谱方法的改进

本文对资料所提出的匹配冲击响应谱的一种方法——小波组合(波形系综)方法做了三点改进:1.用递归数字滤波法计算响应以代替资料的求解析解的方法。这样不仅可以避免繁长的公式推导,也节省了机时。2.因而计算响应时可以很容易地考虑阻尼的影响。3.在匹配谱图的叠代过程中对幅值系数A_m的修正,本文提出用比例修正法代替资料中的求[Q_(km)]~(-1)的方法。试用表明,此法比求[Q_(km)]~(-1)的方法不仅简单且效果更好。通过大量计算,给出了匹配冲击响应谱时各参数的选取原则。作为例子,文中最后对三个谱图进行了匹配,计算结果证明了本文提出的这些观点。     

基于特征响应谱的防隔热构件脱粘损伤定位

飞行器防隔热构件多采用胶粘形式与冷结构连接,在严酷的飞行振动环境中易发生脱粘损伤,有必要利用地面环境试验考核其环境适应性,并在试验后及时判断结构健康状态。本文提出一种基于结构特征级扫描响应谱均方根偏差(Root Mean Square Deviation,RMSD)的损伤定位方法,可得到结构全部区域的损伤概率分布云图,实现结构损伤识别与定位。以一种防隔热材料构件为研究对象,在仿真分析和试验研究中应用该方法对结构的特征级扫描响应谱进行分析,实现了结构脱粘损伤识别与准确定位。     

动态失速风洞实验数据处理中的频谱分析与数字滤波

动态失速风洞实验是一种非定常实验，其测量所得数据属于随机数据范畴。由于强迫振动频率范围较大，要从中获得有效的实验结果，除了做固定截止频率的模拟滤波外，还必须对其进行数字滤波处理。数据的频谱分析结果表明只须对天平测量信号做数字滤波处理；滤波原则是仅需滤掉天平、支架、模型系统的固有振动频率分量，同时尽可能多地保留实验强迫振动的各阶谐振信号。     

AWGN信道中二维扩展频谱系统的误码率分析

首先对时域、频域二维扩展频谱系统作了简要介绍，与传统的DS-CDMA系统相比，其主要区别是将经时域扩频后的信号复制成多个并行分支，在频域用一组正交的扩频码进行第二次扩频。该系统能更有效地利用传输带宽．实现频率分集，并且由于是二维扩频，所以该系统有更强的多址能力。然后，本文对多载波二维码分多址系统的接收机和发射机进行了较为详细的数学分析，给出了二维扩展频谱系统的工作原理，并且在假设系统完全同步的情况下，推导出了在加性白高斯噪声(AWGN)信道中二维扩展频谱系统的误码率表达式，并给出了相应的误码率特性曲线。     

一种基于白噪声的多点激励随机信号生成方法

为提高多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性随机振动试验系统中具有相关特性的多路驱动信号生成精度,基于驱动谱非负定Hermite特性及矩阵分解理论提出了一种CD(Cholesky decomposition)白噪声滤波信号生成方法。构造具有特定"频响特性"的传递系统,将一系列独立白噪声通过该系统得到具有预期相干特性、相位差以及自谱的平稳随机信号。建立悬臂梁两输入两输出线性振动系统仿真模型,将传统傅里叶逆变换时频转换方法与CD滤波法生成的驱动信号进行对比分析。结果表明新方法精度与参考值误差不足1dB。两轴振动试验验证结果表明,应用CD法既满足工程实际标准需求,又为振动环境试验提供理论依据。     

Rubbing-Induced Vibration Response Analysis of Dual-Rotor-Casing System

Considering gyroscopic effects caused by rotational speed,torsional vibration as well as coupling effects among inner rotor,out rotor and casing,a dynamic model of the dual-rotor-casing system is established using finite element(FE)method.By comparing the natural characteristics obtained from MATLAB and ANSYS,the developed model is verified.Then rubbing-induced vibration responses in dual-rotor-casing system are analyzed.The effects of rotational speed and speed ratio on rubbing vibration responses of the system are discussed.Results show that different combined frequency components will appear in the spectrum except two unbalanced excitation frequencies and their multiple frequency components,and these frequencies can be used as the dual-rotor aero-engine rubbing failure diagnosis frequencies when rubbing occurs.Besides,the amplitude of torsional vibration is larger than that of lateral vibration under the same working condition,and speed ratio has a great impact on the periodicity of the system rubbing-induced motion trajectory.The amplitude of rubbing-induced responses under counter-rotation is less than that under co-rotation with the same parameters.     

通用有限元NASTRAN中的阻尼计算问题

阻尼是影响动力学模型分析，尤其是动态响应分析的关键问题。在通用元有限元NASTRAN软件中，阻尼不仅有多处设置，而且与分析类型有关。文中分析了各阻尼设置与阻尼项的关系及物理机理及其注意的问题。最后给出了阻尼计算的实例。     

复合材料结构健康主动监测中激励信号的优化

利用L am b波频散方程及其数值求解得到的频散曲线,对L am b波模式及激励信号中心频率范围进行预测。建立了试验测试系统,利用集成在复合材料层合板上的PZT压电陶瓷片作为驱动器和传感器,激励并接收结构中激发的L am b波信号。对具有不同函数形式、中心频率和波峰数的信号激励,结构中传播的L am b波模式进行试验研究,为激励信号的选择与优化提供依据。利用H ilbert-Huang变换及H ilbert谱提取传感器信号特征,提出了L am b波信号在结构中传播时的能量衰减率和损伤敏感度两个考察指标,并据此对激励信号进行优化。实验结果表明,优化后的激励信号在结构中能激发出单一模式的L am b波(S0模式),有效地抑制了多模式现象的出现。同时,激发出的L am b波具有最低的能量衰减和最高的损伤灵敏度,响应信号特征明显,便于损伤识别。     

齿轮故障诊断技术的研究

本文总结了我们多年来对齿轮故障诊断的研究工作。论述了故障齿轮振动信号的数学模型;论证了齿轮故障诊断的新方法:细化复包络分析、宽带解调技术、三阶谱分析、相关谱分析和最大熵谱分析,并列举了实例。 细化复包络谱是将细化技术应用到复包络谱上,可以提高频率分辨力。理论分析与计算机模拟表明,宽带解调技术具有很高的信噪比。三阶谱与相关谱对某些故障的分析很有效。理论分析表明,对调相信号的最大熵谱估计是有偏估计,文中还给出了线性调相与线性调频两种情况下的偏移量。     

并网逆变器闭环控制带宽对死区效应的抑制

阐述了死区效应的产生机理及其在开环控制下对逆变器输出基波电压的影响和死区谐波频谱分布情况。在此基础上,通过闭环传递函数带宽分析,定量地分析了闭环系统对死区效应的抑制作用以及控制带宽大小对抑制死区效应效果的关系。以单电流闭环控制的LCL滤波并网逆变器系统为例,进行闭环控制带宽对死区效应抑制的仿真验证。最后,在一台250kW三相并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

考虑界面微观滑移的连接非线性系统多尺度分析

振动环境下,连接界面上存在着复杂的多尺度粘滑摩擦行为,进而造成含连接系统复杂的非线性振动现象。本文针对机械结构中的搭接连接系统,采用改进的Iwan迟滞非线性模型建模连接界面的多尺度粘滑行为,建立了连接系统的非线性运动方程,利用多尺度摄动分析方法研究了系统在初始条件下的自由振动,获得了系统响应的近似解析解并与直接数值积分解进行了对比;研究了粘性阻尼系数、刚度比等参数对系统动力学响应的影响。结果表明,Iwan迟滞非线性模型能够复现界面多尺度的微观粘滑行为;多尺度近似解析解和数值解吻合很好;连接系统的自由振动过程中,系统相轨迹以螺线收敛,但平衡位置可能发生偏移;界面切向刚度表现出随振幅增大而减小的软化非线性特点,系统瞬时固有频率随振幅减小而增大;振动过程中连接界面单位周期的能量耗散随振动幅值的减小而减小。研究结果为进一步探索含连接复杂装配结构的非线性动力学行为提供了基础。     

多重分形谱在材料分析中的应用研究

基于多重分形谱的物理意义，通过图像分析与处理技术，利用Delphi语言设计了图像结构的多重分形谱的计算程序。通过程序中图像黑白二值化转化阈值的设定，实现了从材料组织结构形貌图像上提取其相应的概率测度和标度指数的功能，并计算了它们的多重分形谱。分析表明：在对材料的组织结构进行研究的问题中，多重分形谱是一种有意义的表征参数，能够从多分形角度对材料的组织结构开展定量化的分析与解释。