ITD时域识别法和自由振动信息综合

研究了动力系统模态参数的ITD(Ibrahim Time Domain)识别法原理,指出它的实质在于自由振动函数列阵u(t)按模式以最小二乘拟合矩阵A和B。讨论了以虚拟站扩展有效测量站和设置过量待识别模态吸收测量噪声的细节。 提出了自由振动信息综合的概念。指出:在测量站位置和数量一定的条件下,不同来源的位移、速度和加速度自由振动时间历程或它们的时移后的时间历程的线性组合,都可以作为一个供识别计算用的“自由振动”。这样,在一次识别计算中,将可以充分利用手头有的一次或多次实测数椐,使模态参数识别更完全或提高信噪比。重点研究了一次自由振动数据的综合:自由振动信息随机减量,并提出设置一个新的用户选择参数NRNDEC(Number of Random Decrement Times)——随机减量次数。 提出了两种检验识别得的模态参数可靠性的方案:1.在实测自由振动信息中混入若干个人为的“检验模态”;2.模态分量因子识别和自由振动预计。前者是把计算机模拟识别试验成果用于实际识别的桥梁,很简单,但很直观,很有效。     

基于随机减量的运行模态频域分析方法

以高层建筑、大跨桥梁等难以进行人工激励的大型复杂结构为对象,提出并实现了一种基于随机减量技术和复模态指示因子函数法的新型频域运行状态模态参数识别方法.由随机运行响应估计随机减量函数,然后通过时频域变换得到频域的半功率谱密度函数,并用复模态指示因子函数法从半功率谱密度函数中识别结构模态参数.最后对1个三维空间结构模型进行算法验证,得到相应的各阶模态参数,证明了将随机减量技术和复模态指示因子函数法相结合的方法识别大型结构模态参数的有效性和合理性.     

第二章 运动的基本类型

振动是用运动的时间历程描述的,运动用位移、速度或加速度表示。作振动分析的重要函数有以下几类:正弦复合周期、复合和随机。下面逐个讨论。     

随机减量技术的原理及应用

随机减量特征(RDS)是七十年代国外发展起来的一项新的振动分析方法。它是在系统运转的情况下,不依赖激励讯息,仅根据实测响应,识别系统固有动力学参数的技术。本文综述了方法的原理和应用,并给出初步例子,对分析过程作一验证说明。一、引言无论解决航天器中哪一类振动问题:与整个飞行器的控制稳定性有关的,与飞行器结构     

磁流变阻尼器减振特性实验研究

以铝制圆筒自由梁为研究对象,建立了磁流变阻尼器振动实验系统,研究了磁流变阻尼器对结构振动特性的影响以及磁流变阻尼器的减振特性。比较了在有无磁流变阻尼器和阻尼器控制电压不同的情况下结构的频响函数,分别以正弦信号和随机信号对梁进行激励,测试了梁在阻尼器不同工况条件下的振动响应。研究结果表明:仅在较窄的频段内,磁流变阻尼器能够改变梁的振动特性,降低频响函数的幅值;在结构振动的低频区,磁流变阻尼器减振效果明显,在高频区对结构的振动响应影响不大。     

特种包装产品公路运输环境振动室内模拟试验研究

研究特种包装产品在公路运输环境下的振动问题,室内模拟试验是有效的手段之一.随机振动响应分析方法应用于运输车系统在多点位移激励下的动力学响应研究,获得了车厢底板振动响应与公路路面不平度谱和行车速度之间的关系,建立了用路面不平度谱和行车速度描述的位移激励的试验条件等价转化方法;通过统计特征参数的比较分析,讨论了谐波叠加生成方法可以等价重现实际运输环境振动随机过程的技术合理性,并介绍了一种利用凸轮机械系统的运输环境室内模拟工程实现方法;针对某型号特种包装产品开展了运输环境室内模拟试验设计与实施,结果表明室内模拟试验能够较真实地重现公路运输环境振动和实现特种包装产品的运输环境振动考核.     

军用车辆运输振动分析

本文从非高斯随机过程角度,统计处理了军用车辆跑车试验典型振动信号,证实了振动烈度与车速的紧密相关性,并举例说明峭度和跌宕周期是表征运输随机振动的重要参数。基于数据处理结果,形成基础加速度输入和应变输出的系统传递率函数,并依据三参数的统计结果,重构出稳态和瞬态非高斯振动加速度时间历程。利用重构信号计算应变响应,使用雨流计数计算累积损伤大小,通过与实测结果对比表明,只要峭度和跌宕周期得到精确控制,重构非高斯随机振动波形就能达到和原信号一样的效果。     

含端部集中质量柔性梁与刚性约束间的碰撞振动(英文)

以基础受简谐激励的含端部集中质量柔性梁与双侧刚性约束边界的碰撞振动系统为研究对象 ,利用Galerkin方法和 Lagrange方法建立含三次非线性项的系统自由运动微分方程 ,采用 Newton碰撞定律建立碰撞方程 ,用数值方法分析了不同的激励频率或幅值 ,不同的约束间隔等参数对系统碰撞振动长期响应的影响 ,并通过Poincaré截面揭示了系统动力学行为的演变过程。结果表明 ,系统长期响应的性质取决于上述参数的联合作用。在所分析的激励参数边界范围内 ,系统存在一系列的周期运动经多次倍周期分叉直至混沌的演化过程及其逆过程。     

基于随机有限元的导弹振动环境试验设计研究

针对传统方法制定出的试验条件余量未知的缺点,本文研究了基于随机有限元的导弹振动环境试验条件设计方法。首先,给出了研究方案。其次,为了使用基于传递特性方法预示振动响应,基于导弹梁模型,研究了自主飞行过程中外部气动噪声激励模式对动态响应传递特性的影响,确定了模拟导弹自由飞行过程的动态响应传递特性计算方法。最后,通过算例研究了使用随机有限元方法模拟结构偏差引起的结构动特性变异,并且对比了最高预示环境计算方法的传统方法和本文方法。研究发现,本文方法不仅可以考虑结构各偏差对动特性的影响,另外可以克服传统方法中余量可靠性未知的缺点。     

基于时频谱的变速行驶车辆悬架系统动态共振频域特性研究（英文）

车辆变速行驶时悬架系统的动态响应通常是非平稳随机过程,对其进行时频分析是近年来车辆平顺性研究中的重点与热点问题。本文依据人体对不同频带的振动敏感性不同,提出动态频域概念以开展非平稳车辆动力学评价研究,主要包含前后轮输入数值分析与非平稳随机激励下悬架系统时频特性研究。应用精细积分法获得悬架系统的垂向加速度与俯仰角加速度,研究不同加速度工况下的响应均方根值。结果表明,非平稳激励下响应均方根值为时间的函数,同时随速度增加而增大,且垂向加速度的动态频域区间有向低频迁移的趋势,可为复杂驾驶工况下主动悬架的设计提供重要参考依据。     

基于一种高精度微分求积法的结构动力响应数值计算

采用了一种高阶精度的Pade逼进的时间域上格栅取点的时间步积分的微分求积方法，对双质点系及梁在强迫力作用下的振动特性进行了数值分析。计算结果表明．这种方法具有明显的高精度及低耗时并且对于二阶初值问题是无条件稳定的。在所考虑的时域内的动力响应过程中，系统的总能量是守恒的。     

轴向受载的Bernoulli-Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应

建立了一种普遍的解析理论用于研究确定性载荷作用下轴向受载的单对称Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应。首先通过直接求解轴向受载的单对称均匀Bernoulli-Euler薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程，给出了计算其自由振动的精确方法，并导出了轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁自由振动主模态的正交条件。然后利用简正模态法研究了确定性载荷作用下轴向受载的Bernoulli—Euler薄壁梁的弯扭耦合动力响应，该梁所受到的载荷可以是集中载荷或分布载荷。最后假定确定性载荷是谐波变化的，得到了各种激励下封闭形式的解，并针对具体算例讨论了动力弯曲位移和扭转位移的数值结果。     

半自由声场和混响声场等效转换方法研究

从结构振动场和声场之间的关系出发,计算声激励下的结构响应;通过分析混响声场和半自由声场的基本特性,用试验法获得了声激励下结构模态和不同声场的空间相关系数,利用广义载荷响应等效理论,给出了典型结构在不同声场转换关系下的等效转换关系。     

多点随机激励频响函数估计

本文以有限富氏变换为基础,讨论了多点随机激励频响函数估计的一般原理和各种可能的激励方案。提出了重叠取样的数据处理方法,以充分利用有限记录所包含的信息,提高估计精度。在微机PDP-11/23系统上编制了可用于多达6点激励的数据采集-数据处理-频响函数估计的功能较强的软件,可用于4种工作方式:(1)连续随机,(2)周期随机,(3)瞬态随机,(4)全相干激励。在自由-自由梁和玻璃钢蜂窝结构直升机尾桨上进行了试验研究。对连续随机激励进行了重叠取样处理,结果表明该方法切实可行。     

基础激励结构的试验模态分析

阐述了基础激励结构的试验模态分析理论和原理,引进了结构响应和界面力方程。给出了结构约束状态和自由状态下的结构响应与基础激励之间的关系式。讨论了界面力的直接和间接测量方法。用一个四自由度集中参数模型对两种方法进行了原理性试验验证。     

双向阶梯式矩形板的自由振动

本文采用Reisaner—Mindlin一阶剪切变形板理论，得出n级双向阶梯式矩形板自由振动系统的总位能。通过Raylcigh-Ritz法，采用粱函数作为各种边界条件下阶梯式板的位移函数，求得阶梯式板的自振频率。     

基于β分布随机数排序的非高斯振动模拟方法

研究了按自谱和峭度产生非高斯随机波形的窗函数调制方法。引进了表征非平稳非高斯随机振动的新参数——跌宕周期,提出了重构非高斯随机振动的新方法——β分布随机数重新排列技术。新的重构方法既可以生成平稳非高斯随机序列又能生成非平稳非高斯随机序列。分析典型结构在非高斯振动激励下的响应,研究跌宕周期对累积损伤的影响,数值计算结果与物理试验结果一致。     

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。     

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。     

开口薄壁杆的约束扭转振动

建立开口薄壁杆约束扭转自由振动和强迫振动的微分方程并求得其通解，给出主振函数的表达式及常见支承条件下杆的频率方程，用广义函数讨论杆在不同形式载荷作用下的强迫振动响应。