多源激励作用下结构振动响应的试验研究

多个振动源激励是船舶等复杂结构振动响应的显著特点,相应的规律研究具有重要意义。发展了多源激励条件下结构振动响应的试验测量方法,并应用于不同圆柱壳体结构振动特性测量试验。测量结果表明：相位对结构的振动响应和激励源间的耦合关系影响较大,局部频率下结构的振动响应存在较大的非线性。激励源不相关时,振动响应测量结果与有限元预测结果吻合较好,初步验证了测量方法的正确性。     

一种未知激励下土木工程结构模态参数识别新方法

未知激励下的土木工程结构响应信号通常是随机的且噪声水平较高,因此对其进行参数识别具有挑战性。从未知激励下的振动响应信号出发,结合随机减量技术、解析模态分解、希尔伯特变换和卡尔曼滤波理论提出一种新的未知激励下土木工程结构模态参数识别新方法。该方法首先采用随机减量技术将实测的振动响应信号转换成自由振动响应信号;其次,运用解析模态分解理论将转换后的自由振动响应信号分解成各阶独立的模态分量信号;最后,采用希尔伯特变换估计出各阶分量信号的固有频率和模态阻尼比。然后运用卡尔曼滤波算法对估算出的频率和阻尼比进行滤波和平滑以得到更精确的识别值。通过一个含有密集模态分量的合成信号和一个未知激励作用下4层钢框架结构试验验证了该方法的有效性,研究结果表明:该方法在未知激励情况下仍然能够准确有效识别结构固有频率和阻尼比。     

约束型驾驶室悬置系统的振动分析

通过对重型汽车驾驶室结构系统的改进,研究了约束型驾驶室悬置系统的模型,分析与简化该模型,建立了驾驶室悬置系统的动力学模型,分析驾驶室系统的振动响应特性。以车架纵梁前端的振动信号作为输入,运用振动分析理论,计算驾驶室系统的振动响应。以试验为基础,测量驾驶室系统的振动响应。比较这两种方法的结果,以车架输入作为驾驶室激励,求出的驾驶室垂直振动响应,与道路试验的分析结果相近。     

缸内燃烧过程中缸盖表面振动信号分析与研究

基于单缸柴油机台架试验和虚拟样机仿真分析,研究了缸盖表面振动加速度信号的主要激励源及其耦合关系,讨论了带通滤波技术和经验模态分解提取的燃烧激励响应信号完整性与有效性。结果表明:缸盖表面振动加速度信号主要激励源为缸内压力和往复惯性力;二者的振动响应在时频域重叠,重叠部分的能量取决于缸内工作过程及发动机转速;基于相干性分析的带通滤波技术提取的燃烧激励响应曲线上,用于识别燃烧过程特征参数的特征点位置受发动机机型及缸内燃烧状态影响;经验模态分解得到的燃烧激励响应与非燃烧激励响应间存在模态混叠问题,基于往复惯性力激励响应信号描述模型可对分解得到的燃烧激励响应信号进行修正,降低燃烧激励响应曲线上与燃烧过程相关的特征点的离散度。     

随机激励下结构振动声辐射的灵敏度分析和优化设计

基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射灵敏度分析及优化设计问题进行研究.有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.提出随机激励下结构振动声辐射问题的优化模型及求解算法流程,重点推导了其灵敏度分析公式.数值算例验证了灵敏度分析的准确性及优化求解算法的有效性.     

随机有限元在球磨机结构动力响应求解中的应用

在对球磨机结构及激励力建立简化模型的基础上，计算球磨机构结构的动力位移响应，并采用结构元件声辐射理论预测球磨机结构治理前后的降噪量，结果表明，对于大型复杂结构，振动特性为宽频带振动，利用摄动随机有限元方法能准确地反映系统的实际行为，从而获得较好的预测效果。     

基于解析模式分解的密集工作模态参数识别

长大跨度的桥梁结构或者高层建筑的工作环境振动响应中经常包含密集的模态成分,并会出现模态叠混现象,而传统的信号分析方法往往难以识别结构的密集模态参数。提出一种基于解析模式分解理论与随机减量技术相结合的方法识别环境激励下的结构密集模态参数。对于工作环境激励下的结构振动响应,通过随机减量技术可以提取结构的自由振动响应,利用解析模式分解方法对具有密集模态的自由振动响应进行有效的分解,对每一阶自由振动响应利用最小二乘拟合方法识别出频率与阻尼比。通过两层框架的数值模拟以及对密集频率的密集程度指数和信号时程长度等参数分析,其结果表明通过随机减量技术提取的自由振动响应可以有效的减少模态叠混的影响,虽然提取的自由振动响应的时程长度比实际的信号时程要短,然而解析模式分解仍然能够十分有效的对短时程具有密集模态成分的信号进行有效的分解。最后,通过对一具有密集模态的36层框架的数值模拟,以及对一具有密集模态的3层框架的振动台实验,验证该方法可以有效的识别出环境激励下的结构密集模态参数。     

民用飞机气动伺服弹性试飞激励响应仿真研究

为提高民用飞机气动伺服弹性试飞仿真预测能力,实现高效安全的民用飞机气动伺服弹性试飞。在民用飞机气动伺服弹性试飞方法的基础上,提出民用飞机气动伺服弹性试飞激励响应仿真方法。该方法以民用飞机全机动力学有限元模型为基础,建立带飞行控制律的飞机气动伺服弹性模型,通过副翼、升降舵和方向舵的激励分别实现对飞机的激励响应仿真,得到飞机结构响应量值。为进一步验证该方法的可行性,进行某民用飞机副翼脉冲激励响应仿真,并将仿真响应结果与试飞结果对比,响应幅值相差15.3%,满足工程要求。民用飞机气动伺服弹性试飞仿真很好地预测试飞激励的飞机响应,为试飞激励信号的优化以及结构响应的评估提供技术参考。     

基于有效线导纳的单筋圆柱壳振动声辐射分析

周向激励下加筋圆柱壳体振动和声辐射特性的研究是预测水下航行器壳体噪声的关键环节。基于有效线导纳理论和有效线导纳对简单圆柱壳体分析的基础，建立周向激励下单筋圆柱壳体的受力模型，得到振动响应计算公式，并对单筋圆柱壳体的振动响应和声辐射功率级进行实例计算和分析。计算结果表明：壳体表面加强筋处的局部振动响应得到有效抑制，幅度可降至原来的1％，但对整个壳体结构声辐射影响较小，功率仅降低1％左右。同时表明有效线导纳的理论能够正确有效地对周向激励下加筋圆柱壳体的振动响应和声辐射进行预报和分析。     

正交各向异性薄板振动响应的波函数法

提出了适用于正交各向异性薄板弯曲振动响应预测的波函数法,基于Kirchhoff正交各向异性薄板振动控制方程,推导了体现各主轴物理量且精确满足其控制方程的复合结构波函数。通过傅里叶变换,在波数域对响应函数进行角积分,得到处于外部激励下的无限正交各向异性板振动响应。结合正交各向异性薄板的物理边界,运用加权余量法求得各正交各向异性结构波函数的系数,得到薄板的弯曲振动响应。建立矩形正交各向异性板的波函数响应模型,通过双级数解法验证了方法的正确性,与有限元法的对比结果说明,波函数法对正交各向异性薄板在中频范围的振动响应预测有着更高的计算效率。     

斜拉索非线性振动信号粒子滤波分析与应用

针对斜拉索非线性振动信号采用粒子滤波（PF）算法进行信号处理与应用。采用有限差分法对索-梁耦合系统非线性动力学方程进行时间维度的离散化处理,获得斜拉索单个位置上振动离散非线性方程;采用最小二乘法对该离散非线性振动方程进行拟合获得粒子滤波所需系统状态方程;利用该状态方程对采集的非线性振动信号进行粒子滤波处理,获得优良的非线性去噪信号及信号稳定跟踪预测功能。经大量仿真实验与大桥斜拉索非线性振动信号实际测试,表明在采样频率足够大情况下, PF算法可有效去除斜拉索非线性振动信号噪声,并提供稳定可靠的信号跟踪与预测技术。     

Optimal inspection policies with predictive and preventive maintenance

A model is proposed to study the inspection and maintenance policy of systems whose failures can be detected only by periodic tests or inspections. Using predictive techniques, the time of the system failure can be predicted for some failure modes. If the system is found failed in an inspection, a corrective maintenance action is carried out. If the system is in a good condition but the predictive test diagnoses a failure in the period until the next inspection, then the system is replaced. The cost rate function is obtained for general distribution function of the signal time of a future failure and for one specific distribution function recently proposed. An algorithm is presented to find the optimal time between inspections and predictive tests and the optimal system replacement times for an age replacement policy. Numerical experiments illustrate the model.     

光电技术在汽车前灯检测中的应用

本文叙述了一种自动聚光式汽车前大灯检测仪,它具有主CPU控制的垂直运动驱动系统及水平运动驱动系统和CPU控制的光电转换系统及微电机驱动系统,使用了专门的软件。由于采用了新的测量原理及信号处理技术,本仪器能检测汽车前大灯的近光和远光,还提高了检测精度。     

Great expectations: a predictive processing account of automobile driving

Predictive processing has been proposed as a unifying framework for understanding brain function, suggesting that cognition and behaviour can be fundamentally understood based on the single principle of prediction error minimisation. According to predictive processing, the brain is a statistical organ that continuously attempts get a grip on states in the world by predicting how these states cause sensory input and minimising the deviations between the predicted and actual input. While these ideas have had a strong influence in neuroscience and cognitive science, they have so far not been adopted in applied human factors research. The present paper represents a first attempt to do so, exploring how predictive processing concepts can be used to understand automobile driving. It is shown how a framework based on predictive processing may provide a novel perspective on a range of driving phenomena and offer a unifying framework for traditionally disparate human factors models.     

微梳齿结构动态特性参量的光学测量与分析(英文)

光学测试方法属于非接触测量,目前已经成为MEMS动态测试领域的研究热点.为了实时检测梳齿式微结构驱动模态的谐振特性,由高速摄像机和显微镜组成的计算机微视觉光学测试系统和相关的视频分析软件被用于测量微梳齿结构的动态特性.利用这套微视觉光学测试系统,可以获得微梳齿结构驱动模态的位移响应曲线和幅频特性曲线,并可以进一步得到驱动模态的固有频率、品质因子、阻尼系数等参数.测得的结果与计算结果相比,一致性较好.     

微梳齿驱动性能的耦合仿真研究

建立了考虑耦合作用的微梳齿驱动器仿真模型,研究了结构变化对梳齿的驱动性能的影响,并分析了结构基板及斜齿误差和偏移误差对结构驱动效果的影响。结果表明:基板造成的悬浮减小了驱动效果,驱动性能由于斜齿误差的存在而降低,偏移误差造成结构的横向不稳定。     

微器件表面3D形貌的新型微/纳米探头测量系统

采用DVD光碟机的激光读取头,开发出微器件表面3D形貌的新型微/纳米测量系统。分析了激光读取头内部结构与运作原理,当反射面不在聚焦位置时,经四象限传感器探测聚焦误差信号(FES),驱动音圈马达以带动物镜重回聚焦位置,完成自动聚焦过程。并对音圈马达具有的磁滞现象加以研究,应用Preisach磁滞模型补偿磁滞误差,进而提高激光读取头在测量方面的精确度。结合HP激光干涉仪对测头不同测量范围的标准差与重复性进行校正测量,由校正的结果分析,此测头系统可实现微器件表面3D形貌的微/纳米测量。     

振弦式硅微机械陀螺

提出了一种新的振弦式硅微机械陀螺的设计方案,这一陀螺的制作采用硅微机械工艺.一方面,陀螺驱动模块采用电磁力驱动,这样能极大地提高驱动幅度;另一方面,陀螺检测模块采用差分的双振弦方式,从而提高了检测精度.通过陀螺检测模块的振弦将角速度的变化直接转换成输出信号的频率变化,这样能够极大地提高信号的抗干扰能力.理论分析表明,这...     

科氏流量计测量管固有频率在线预测方法

提出了一种基于幅值变化期信号特征参数识别的科氏流量计测量管固有频率在线预测方法,该方法对测量管固有频率变化时引发的过渡期振动信号进行两次整周期采样,进而通过傅里叶变换获得反映所采样信号特征的虚部与实部参数,并根据所建立的基于信号特征参数的固有频率改变量计算模型,计算出测量管当前固有频率。对所提出方法进行了实验验证。该方法可用于科氏流量计振动控制中,帮助其将驱动频率快速、精准地调整到固有频率上,从而提高科氏流量计在复杂多变工况下的测量可靠性。