频域传递路径分析方法（TPA）的研究进展

传递路径分析方法(Transfer Path analysis,TPA)是当前诊断机械系统振动和噪声最通用的手段。本文介绍了传统TPA、工况TPA、OPAX、快速TPA、多级TPA以及混合TPA的基本原理和优缺点,结合实例说明实现过程,并进行综合比较得出各种方法的应用场合,最后对TPA方法的未来发展作了展望。     

振动传递路径的功率流传递度灵敏度分析

摘 要：基于振动的功率流理论和一般概率摄动法,研究振动传递路径的功率流传递概率的度量问题,提出了频域内振动传递路径系统的路径功率流传递度的新概念和方法。在考虑工程中的不确定因素以后,在频域内清晰地描述了振动传递路径系统的路径功率流传递度。研究功率流传递度对这些不确定因素的敏感程度,估计参数变化的效果,从而指导系统结构的优化。     

基于工况传递路径分析的挖掘机座椅振动研究

以某挖掘机新产品试验车为对象,研究发动机到驾驶室座椅的振动传递情况。应用奇异值分解技术对工况传递路径分析方法进行了改进,并采集运行工况试验的振动数据,建立了从发动机振动到驾驶室座椅振动的工况传递路径分析模型。对比座椅安装位置加速度的模型合成信号与实测信号的频域特征,研究发现两者吻合较好,从而验证了模型的正确性。对模型合成的输出信号进行频域分析,可以直观的研究需要关心的频率。结合各路径的振动贡献频谱图与矢量图,找出特定频率处需要改进的路径。最后利用传递率函数频谱图和输入加速度频谱图,提出具体的改进方法,为解决振动噪声传递类问题,提供了工程参考。     

滚动轴承支承的齿轮传动轴-板耦合结构功率流传递特性研究

针对影响机械设备整机工作性能的齿轮箱系统动态特性,通过对齿轮箱系统振动噪声的产生机理及传递路径分析,建立轴系传动系统中典型组合结构—板-滚动轴承-齿轮轴-滚动轴承-板耦合系统的动力学模型,并应用子结构导纳法推导计算通过滚动轴承传递到箱板振动功率流的模态解。考虑到模态解的模态密集性,据统计能量分析原理,研究齿轮轴-滚动轴承-板耦合结构的耦合损耗因子的估算方法,统计能量分析与模态解的结果显示,吻合性较好。对振动能量通过滚动轴承传递的特性及影响因素进行研究分析,为齿轮箱系统减振降噪设计提供理论依据。     

制动力作用下驾驶室抖动的试验研究

摘 要：为了解决某重型车辆驾驶室抖动问题,通过制动抖动整车道路再现试验研究,分析了抖动现象的特征,确定了制动力作用下驾驶室抖动振动的传递路径,得出了车架悬架系统X、Y方向限位刚度不足是导致驾驶室抖动的主要原因。在上述分析的基础上对车辆抖动问题提出了解决方案,并对原车进行了试验验证,结果表明本文所提出的解决方案很好地解决了驾驶室制动抖动问题,同时验证了本文分析的合理性和可行性。     

扩展工况传递路径分析方法改进

为提高扩展工况传递路径分析(OPAX)方法的精度,提出用逆子结构技术计算动刚度、测试信号降噪处理和用神经模糊逻辑算法测算载荷的改进方法。以一款微型客车为验证对象,测试系统水平和子结构水平频响函数、悬置动刚度以及车辆行驶中激励点和响应点加速度信号;利用Matlab软件建立程序,分别用改进OPAX方法和已有OPAX方法计算动刚度、载荷和传递路径贡献量;以用传统传递路径方法所得结果或测试结果作为标杆,将这三个参数分别与之作对应比较,比较显示改进方法得到的结果具有较高的精度。所作研究也丰富了OPAX方法理论。     

水下加肋双层圆柱壳体振动传递特性分析

研究水下双层圆柱壳体振动传递特性具有重要的工程意义,尤其对于水下结构噪声快速预报和外壳表面速度场实时重构.以此为出发点,通过双层加肋圆柱壳体模型水下振动试验研究了不同激励条件下内外壳体振动特性;然后建立了水下双层圆柱壳体有限元模型,计算分析了壳体在流固耦条件下的振动路径及特性,找出了不同激励方向、流体耦合方式和内外壳体连接方式等典型因素下内、外壳体间振动传递规律,为速度场重构和水下噪声预报提供了一定的理论指导.     

谱相关技术及其在潜艇结构振动信号传递特性分析中的应用

由于潜艇结构的复杂性,有限元方法和时域相关方法在分析结构振动信号传递特性时精度欠佳。针对上述问题,提出了定量分析结构振动信号传递特性的谱相关技术,该技术通过结构两侧振动信号分析结构对振动信号组成成分的影响,避免了有限元精确建模困难与振动信号通过复杂结构时波形失真较大的难题。将该技术应用于潜艇缩比模型不同结构振动信号传递特性分析中,定量分析结果表明该技术能很好地分析不同结构的振动信号传递特性。     

混合传递路径分析方法

根据悬臂壳实验台结构建立有限元模型,并结合实验模态分析对其进行修正,建立高精度有限元模型。利用实验模态分析结果计算结构阻尼参数,确立混合传递路径分析(TPA)中频率响应函数(FRF)的有限元计算方法,并且与实验结果对比,验证其有效性和可行性。利用Tikhonov正则化方法进行载荷识别,对悬臂壳实验台进行混合TPA实验研究,获得不同频率下各路径对目标点振动的贡献量,并将各路径对目标点的振动贡献量进行矢量叠加,与实验测试值进行对比。结果表明,各路径贡献量叠加结果与实验测试值吻合较好,可确定该结构的主要振动传递路径,从而为结构优化奠定基础。     

双层圆柱壳体水下振动噪声结构传递路径分析

为了实现水下双层圆柱壳体噪声源及传递路径的识别、量化,建立了水下结构振-声传递路径分析（TPA）模型,模型借助互谱技术、平均技术及加窗来进行频响函数估计,并结合正则化方法改善频响函数矩阵求逆的病态问题。进行了双层圆柱壳体水下振动-声辐射试验,实现噪声与结构振动数据的同时基采集。编制TPA程序计算得到合成噪声响应与实测结果吻合很好,利用频谱贡献云图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,结果与分布运转法所得一致,进而从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,建立的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法可以有效地识别、量化主要噪声源和噪声的传递路径,并且能够指导水下噪声实时预报和采取针对性的减振降噪措施。     

瞬态声品质时域传递路径方法与应用研究

全球化竞争日趋激烈和消费者对汽车舒适性要求越来越高,迫使各汽车公司加快了NVH开发进程,汽车声音的控制逐渐进入声品质控制阶段。创新性提出一种基于时域传递路径分析的瞬态声品质分析方法和流程。采用考虑奇异值截断的去卷积滤波器方法建立时域去卷积网络。构建了车内瞬态噪声合成模型,并在时频域上分解和分析了发动机的结构声贡献和空气声贡献。通过视听比较合成噪声和测量噪声,以评审团主观评价打分的形式来验证模型的准确性。进一步对合成噪声进行主观声品质评价,将车内噪声合成模型延伸至虚拟车内声品质预测模型。基于该模型,找到声品质贡献较大的路径,并且通过虚拟修改各路径传递函数值,来优化车内声品质,为制定车内声品质改善措施提供指导依据。     

现场测量表征激励源的部件传递路径分析方法研究

在经典的传递路径分析（Transfer Path Analysis,TPA）方法中,由于激励源内部激励力通常难以测量,而通过被动部件连接界面的接触力求解,但测量传递函数时需要移除激励源解耦,工作效率大大降低。为了解决这一问题,研究了一种部件TPA方法,在不移除激励源的情况下现场测量传递函数,利用一种表征激励源固有特性的约束力求解。以一套模拟发动机结构噪声传递路径的试验台架为研究对象进行TPA试验.结果表明,部件TPA对目标点总响应的预测值与实测值相比基本吻合,但对各传递路径的具体贡献量分析与经典TPA相比稍有差异。另外,通过现场测量获得的约束力能够表征激励源的固有特性,当被动部件结构改变时可以对新的目标点做出响应预测。     

基于广义形态分量分析的降噪技术研究

针对强噪声环境中有用信号提取的难题,提出了基于广义形态分量分析的降噪方法。通过引入虚拟观测信号,将一维观测信号扩展为多维虚拟观测信号,再通过广义形态分量分析,实现观测信号的盲源分离,从而达到降噪的目的。通过仿真信号和齿轮磨损故障振动实验信号的研究结果表明：广义形态分量分析技术能有效分离强背景噪声中的微弱信号,有效提取故障特征,其降噪性能优于传统的独立分量分析。     

传递路径分析技术在车内噪声与振动研究与分析中的应用

阐述试验传递路径分析的基本原理,结合LMS /TPA模块的功能,分别介绍结构声和空气声载荷的估计算法及其适用范围,并具体介绍典型传递路径分析的实施步骤,可获得的信息及其在车辆噪声优化设计与早期开发中起到的指导作用.     

基于模态灵敏度分析的客车车身优化

针对提高国产某轻型客车的乘坐舒适性,解决车内振动和噪声剧烈问题,本文首先基于有限元仿真和道路试验的阶次跟踪方法进行振动和噪声原因分析,所确定的原因为轮胎激励引起的车身结构共振。为避免共振,以白车身钣金件和骨架的厚度为设计变量,以提高白车身前两阶固有频率为目的,用模态灵敏度理论对白车身进行优化设计和灵敏度分析。然后结合各钣金件和骨架的模态灵敏度和质量灵敏度,设计最优的改进方案并进行试验分析。对比优化前后的试验结果,验证了该优化方案的有效性与合理性。     

锤片式粉碎机转子结构动态优化设计

运用有限元法对锤片式粉碎机进行了动力学分析,得到了转子的固有频率、模态振型及不平衡响应等动态特性参数。利用灵敏度分析技术研究了各结构参数对转子动态性能的影响程度。以转子重量和不平衡振动响应为状态变量,以转子的固有频率为目标函数对结构进行了动态优化设计。优化结果表明,转子动态性能得到明显改善,为解决粉碎机的振动问题提供了有效的途径。     

道路路面测量数据的特征参数提取与统计分析

介绍道路路面数据测量系统的构成和数据预处理方法。针对测量的道路路面数据,阐述由路面数据提取可表征其特性的特征参数,包括基本统计量、国际平整度指数和功率谱密度参数等。在路面特征参数提取基础上,以北京地区真实海量路面测量数据为例,进行道路路面特征参数的统计分析,得到可反映、表征该地区路面特点的统计分析结果。总结道路路面特征参数提取与统计分析方法,展望其应用前景。     

黏滞阻尼器-基础隔震混合体系优化研究

针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构,提出了非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的黏滞阻尼器的参数多目标优化方法。采用Bouc-Wen模型模拟隔震层的力-变形行为,建立受控结构运动方程,并进行非线性时程分析,选用隔震层位移及上部结构顶部相对隔震层位移为优化目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法优化得Pareto最优前沿解集。以某六层基础隔震结构为例进行数值分析,通过分析隔震层振动响应的快速傅里叶变换(FFT)谱及反应谱,以及通过调整优化目标的约束条件及参数的优化范围,利用NSGA-Ⅱ算法获得了较为集中的阻尼器参数分布,然后通过其它地震波验证了黏滞阻尼器的减震效果。结果表明,优化所得阻尼器能有效减少了隔震层的位移;当优化所得阻尼器对上部结构地震响应不利时,可通过降低阻尼器的减震效果使上部结构地震响应控制在合理范围内;不同地震波作用下阻尼器减震效果存在差异,在第一周期范围内,当隔震层的激励频率趋向低频时,阻尼器对隔震层位移控制效果越好;阻尼器减震效果与隔震层的附加阻尼有关,提供过大的附加阻尼比对上部结构较高阶动力反应不利;设计者基于隔震层位移控制的阀值及缩小的阻尼器参数优化范围,可获得应用于实际工程的阻尼器参数。     

基于柔性环轮胎模型的电动轮固有特性分析

为分析分布式驱动电动车用电动轮固有特性,本文基于轮胎柔性环理论建立了电动轮柔性环轮胎模型,计算了电动轮固有频率及各阶振型,说明了电动轮在车轮横断面内模态特性,并根据电动轮自由模态试验对电动轮柔性环模型进行了参数识别。电动轮固有特性分析表明,电动轮零阶模态为与轮胎环切向变形有关的轮胎周向旋转,一阶模态为轮胎环变形和轮胎运动耦合,而高阶模态只与轮胎环变形有关。驱动电机对电动轮固有特性的影响分析表明,引入驱动电机后轮辋质量参数的变化对高阶模态没有影响,而零阶、一阶频率分别随驱动电机转动惯量、质量增大而逐渐减小,且自由模态频率高于轮心固定的约束模态频率。最后通过电动轮约束模态试验验证了上述结论,为电动轮动力学分析、选型及使用提供参考。     

基于递归分析的微裂纹缺陷超声检测技术研究

为准确检测金属构件微裂纹缺陷,采用超声脉冲反射法对金属试块进行检测,并提取超声背散射信号进行分析。通过对背散射信号进行简单的建模,说明其组成要素。由于背散射信号的非线性特征,缺陷回波信号会对系统的递归特性产生影响;在此基础上提出了基于递归分析的方法分别对含人工微裂纹缺陷金属试块的无缺陷区、单裂纹区及双裂纹区背散射信号进行检测研究;通过合理的参数选择,对采样信号进行递归分析并绘制递归图;对比含缺陷信号与无缺陷信号,发现前者会在递归图中产生明显的白色交叉条纹带。使用递归定量分析进一步研究了含缺陷背散射信号的递归特征量。结果表明多种特征量对缺陷回波信号比较敏感,其中递归率(RR)和捕获时间(TT)在缺陷位置有明显的特征。