机械阻抗技术在振动分析中的应用

近二十年来机械阻抗技术在振动分析中获得广泛应用,领域遍及航空、航天和各种机械工程。本文力图根据我们的工作和国外资料对这一理论与试验相结合的工程振动分析方法作一较全面综合介绍。主要内容包括:机械阻抗的现代概念(各种激振情况下机械阻抗的描述,结构动力学中阻抗和导纳矩阵及其与模态分析的关系);稳态正弦和瞬态、随机机械阻抗测试技术;图解和计算机模态参数识别以及组合结构系统分析(包括动力特性、动力稳定性和动力响应)。     

弹性半空间地基上四边自由中厚矩形板的动力响应

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，研究矩形板在动荷载和预加面内机械荷载及温度场作用下的动力特性。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基变形衰减，用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数，采用bp-2 Rayleigh-Rizt法求得四边自由中厚矩形板的动力响应，并讨论了初应力对板的动挠度和动弯矩的影响。     

滚动轴承故障诊断的频谱分析技巧

本文主要介绍旋转机械中滚动轴承故障诊断的实用技巧,采用振动分析方法,通过监测滚动轴承的振动状态,采集振动信号波形进行频谱分析,从而合理安排关键设备的预防维修计划,避免因突发性设备故障所造成的经济损失,确保生产的顺利进行。     

扩阶特征矩阵法的初步应用

一、前言近几年来,国内从事振动试验与分析的许多科研工程技术人员,对识别结构振动特性的时域技术甚感兴趣。以应用电子计算机为基础的时域技术,往往是结构动力学与其他学科的例如控制理论等交叉的产物。ITD法、QEM法、时序法以及新近提出的ERA法等都体现了学科之间的交叉。时域技术,从振动试验方面来说,通常只要求测量和记录受试验结构的自由衰减响应或随机响应,对激振信号可不做测量和记录。这就大大地降低了对激振技术和仪器设备等方面     

随机减量技术原理探讨

探讨了从动力系统的随机响应中提取自由振动时间历程的随机减量技术的原理,把通常用的取样本条件作了推广,并考虑了测量噪声的影响。指出位移、速度和加速度响应一律可以看成位移响应而混在一起用于随机减量过程中。分析了激励力带宽和系统本身的特性对随机减量过程和结果的影响:在从一个响应样本函数中取多个独立时移样本时,最小可用时间间隔应近似等于系统的“自由振动衰减时间常数”;最终得到的随机减量函数必须截去时间长度为“激励力自相关时宽”的起始段后,才是系统的自由振动时间历程。     

空气动压探头的动态响应研究

本文采用动力类比法对用于核爆炸测量的空气动压探头的动态响应进行了理论分析,并对探头的三个压力量程计算了总压边和静压边进气管道中的阻尼孔直径和动压波形的上升时间。分析计算表明,在探头的三个系统中,电学系统对动态响应的影响可忽略不计;力学系统的影响也是较小的;对动态响应起主要作用的是声学系统(即管道空腔系统)。在直径为130mm 激波管中进行了全尺寸探头的动态响应实验。实验表明,阻尼孔直径和波形上升时间的实验值与计算值符合较好。此探头曾多次用于我国大气层核试验测试中。从核爆炸和激波管实验中测得的空气动压波形可看出,它们的前沿都是很好的,这反映出此探头具有良好的动态响应特性。     

汽车与火车运输试验的振动情况

本文简述了简单系统对不同振动过程的响应特性。通过对部分地区的汽车与火车的振动测量,说明了运输过程的振动情况。     

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。     

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。     

带压电层功能梯度复合材料混合层合板的自由振动和动力响应

基于Reddy高阶剪切变形理论和广义Krmn型方程,用双重Fourier级数展开法求得了四边简支带压电层功能梯度复合材料混合层合板的自由振动及动力响应的解析解,分析中考虑了组分材料热物参数对温度变化的依赖性,讨论了材料组分指数、温度变化和控制电压对固有频率及动力响应的影响。     

水下附加质量及阻尼的试验研究

潜射导弹在出水过程会承受由于空泡溃灭带来的脉动压力,这种脉动压力会引起弹体结构较大的动态响应和动态载荷,弹体结构在水下的模态特性和阻尼特性直接影响出水动载荷和动响应的大小。基于动力学相似模型,采用释放法分别开展了柱体结构在空气中及在水中的模态试验,采用Hilbert变换在时域中对振动衰减信号进行处理,给出了速度加权的平均频率和平均阻尼比。通过干、湿模态参数的比较和分析,获得了水对结构运动的影响参数,水中一阶弯曲振动的阻尼比约为3%,附加质量系数约0.5,刚体运动的附加质量系数约为1,试验研究结果可用于结构响应的分析和计算。     

动力响应问题的状态空间法

本文对已知外载荷具有粘性阻尼的线性系统,提出了分析动力响应的状态空间法,用这个方法可以由结构的自由振动建立离散结构的状态方程,并求出在给定载荷下的动力响应。为了校验,由状态方程的系数矩阵求出了简支梁的动力特性参数,并与之作了比较。再用状态空间法求得的位移、速度响应与用模态叠加法求得的相应的响应作了比较。两者间的差别很小。最后,讨论了状态空间法的一些特点。     

模态分析技术的现状与展望

一、引言模态分析技术已经成为振动系统分析与设计中广泛使用的重要手段。二十多年来,发展十分迅速。模态分析的经典含意是:将描述多自由度振动系统动力学性态的线性定常微分方程组变换为一组独立的二阶方程(单自由度)组,以便于求解系统动力响应或稳定性问题     

湿热环境对正交铺设层合剪切板自由振动及动力响应的影响

基于Reddy高阶剪切变形板理论，用双重Fourier级数展开法求得了材料物性参数受湿热环境影响的四边简支纤维增强正交铺设层合剪切板的自由振动及动力响应的解析解，并讨论了湿热环境及纤维体积含量对固有频率及动力响应的影响。     

轴对称液燃火箭全弹纵向振动和动力响应的有限元分析方法

本文介绍一种分析轴对称液燃火箭全弹纵向振动和动力响应的有限元方法。有限元的振动分析采用的是文献[2]的方法,将火箭化分成壳体元素,液体元素和弹簧—质量元素。土星V—阿波罗运载田曾用此种方法做了全弹计算并与1/10的模型实验的结果做了比较,在振型和频率上取得了很好的一致。关于特征方程的求解,介绍文献[3]提出的“子空间迭代法”,用此种方法可以根据我们的需要求出有限阶的振型和频率。在计算动力响应方面介绍文献[4]和[5]的振型迭加法以及文献[6]的“有限元逐步积分法”。用这些方法可以求出动载荷作用下位移,速度和加速度的稳态响应。     

无人驾驶直升机设计的主要载荷研究

论述无人驾驶直升机设计的主要载荷研究问题。（１）设计规范研究：主要讨论国内外无人直升机尚无设计规范的情况下，载荷问题的处理与应用；（２）静强度载荷研究：通过机体结构强度计算及全机静力试验，论及静载荷下全机的强度与刚度品质；（３）全机振动特性与响应研究：通过机体动力特性计算，动力特性试验及振动水平测试论及全机振动与响应特性；（４）着陆载荷研究：通过撬式起落架功量计算分析，落震试验论及全机着陆载荷特性     

数字式振动控制技术

引言振动试验技术的广泛应用是在第二次世界大战期间和战后才发展起来的。这时,不仅是振动引起的机械结构疲劳问题,而且复杂的电子装置和机电设备的使用,使得控制系统和通讯仪器对运行期间遇到的振动也是敏感的。此外,现代宇航飞行器的速度和操作装置严重地扩大了整个环境所产生的振动,从而使振动响应的理论预测和估计更加复杂。虽然振动试验技术的发展很自然地与飞机、舰船和宇宙飞行器领域密切联系在一起,     

全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(下)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。对针对这一问题,于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

全尺寸航天器振动台多维振动试验的天地一致性研究(上)

地面振动试验中的全尺寸航天器响应与在天上全箭振动时的航天器响应是否一致的问题,即振动试验的天地一致性问题在文中得到分析。通常,航天器振动试验方法无法同时反映航天器在天上全箭振动时航天器和运载火箭(简称器箭)界面的加速度条件和器箭界面的安装边界条件,因而无法保证其实验结果的可靠性。针对这一问题,在文中指出,对于全尺寸航天器而言,如果让航天器和振动台(简称器台)界面的加速度等于在天上全箭振动时的器箭界面的加速度条件,就能同时自动满足航天器器台界面安装边界条件,由此就能求得全尺寸航天器在振动台振动试验中的解析解,精确等同在天上全箭振动中航天器振动响应。首先应用动态实验仿真技术,导出天上全箭振动响应模型及其解析解,包括:器箭界面的加速度条件和航天器内部加速度响应。然后让全尺寸航天器与振动台的界面加速度等于全箭振动中导出的器箭界面加速度条件,由此就能对全尺寸航天器振动台多维振动试验进行仿真,给出在振动台振动试验中全尺寸航天器响应的解析解结果,可以证明在振动台多维振动试验中全尺寸航天器响应的解析解等于在全箭振动中航天器响应的解析解。这一研究成果,为采用全尺寸航天器振动台多维振动试验方法来精确再现在天上全箭振动中航天器多维振动力学环境提供了完整的理论依据和实践指导。     

航天飞机的结构强度与环境问题

本文简要介绍了美国航天飞机研制中,在结构强度与环境工程方面所进行的部分工作概况。文中对热、声、咏动压力、振动、推进剂晃动、纵向耦合振动、泵转子动力不稳定、阵风、气动弹性、复合材料及金属材料应用等问题的引出及其解决作了扼要介绍。