监测系统中多CCD传感器视点规划问题研究

针对在线监测系统中的多CCD传感器视点规划问题展开深入探讨,并提出一种多CCD传感器位置优化算法．在确定了CCD传感器视点参数范围以及与三维重建点误差关系的基础上,根据不确定性的评定准则进行CCD传感器规划,找到使三维重建点误差最小的最佳摄像机视点参数．由于多CCD传感器规划问题是一个组合优化问题,难以通过数学计算获得传感器的最优位置,故算法采用启发式的并行搜索算法——遗传蚁群算法,对CCD传感器视点位置参数,即3个位置自由度的解空间进行自动搜索,得到使误差不确定度最小的最优位置,实现在线监测系统中的多CCD传感器规划．采用仿真实验验证了算法的可行性．     

一种基于移动像机的大型结构件形变监测方法

针对大型结构安全监测中测量设备多、分布复杂、价格昂贵等问题,提出一种基于摄像测量技术的移动式工业像机在线监测方法。通过不同视图之间的极线约束关系推导运动平台以及像机在不同时刻外参数的约束关系。利用简单数据融合方法将像机运动外参数与运动轨迹解算的像机外参数进行融合,达到自动在线测量像机外参数的目的,从而解出标识点的精确位置,实现测量过程的自动化。实验结果表明:提出的测量方法装置简单,精度较高,可以应用于大型复杂结构的在线形变安全监测。     

MapleSim在振动仿真中的应用

目的利用MapleSim软件,探究数值-符号仿真应用于包装振动领域的可行性。方法首先,根据单自由度振动模型构建并验证理论状态下的单层负载振动模型;在此基础上提出可应用于随机振动的仿真模型,进一步研究仿真关键参数的计算方法;最后进行随机振动试验,将试验与仿真结果进行对比与分析。结果 PSD分析表明,不论中间还是角落位置,仿真PSD与实验PSD的变化趋势一致,但仿真PSD在低频(10~40 Hz)下会产生一定的误差,该误差对于角落振动的情况更为显著;Grms值的对比表明仿真误差小于10%。结论基于MapleSim的数值-符号仿真模型能够反映真实振动,该方法应用于随机振动具有可行性及可信度,但文中方法尚存在仿真误差,需进一步优化仿真关键参数的计算方法。     

大型水蒸汽喷射泵系统在线监测

依据水蒸汽喷射泵的抽气机理，结合其实际工作情况，分析了影响水蒸汽喷射泵抽气性能的主要因素；确定了要监测的模拟量和开关量信号，以及各监测点的位置；设计了在线监测的硬件系统；开发的监测系统软件，具有数据采集、接收、处理、存储、显示、打印、查询等功能；为研究喷射泵抽气性能，为现场操作者简明、准确地了解真空设备的运行状态，为真空设备故障诊断提供了帮助，因此，具有理论价值和实际意义。     

基于导波相控阵全域波束形成及局部时反的损伤定位和量化研究

为满足结构健康监测在线、实时性的要求,该文提出导波相控阵波束形成全域损伤定位及时反局部损伤量化方法。该方法使用一个混合检测系统,其包括一个用于产生导波的压电陶瓷换能器和用于拾取波场信息的非接触扫描式激光多普勒测振仪(SLDV)。由SLDV逐点扫描组成的相控阵阵列,基于导波相控阵波束的形成和成像算法定位薄板中的损伤位置。然后,将已定位的损伤区域作为目标区域,基于频率-波数(f-k)域时反成像方法对局部区域定量评估损伤。数值仿真和实验结果表明:所提方法能够快速定位损伤区域,并定量评估损伤大小。     

轮胎疲劳损伤过程的数值监测

利用系统分析的方法和信号处理技术,建立了轮胎在疲劳损伤过程的数学模型,结合大量的试验结果,定义了轮胎的疲劳损伤参数,并在此基础上以在线的方式,对轮胎疲劳损伤过程进行监测和数值跟踪描述、经轮胎耐久性疲劳试验结果表明：基于系统分析的方法所定义的轮胎疲劳损伤参数,能够有效跟踪在轮胎的复合层、橡胶层和复合层与橡胶层之间的结构内部的疲劳损伤的发展时间、疲劳裂纹扩展过程以及各层间结合的疲劳强度、裂纹扩展阻力等数值结果．     

钛内衬复合材料环形气瓶结构设计与优化EI北大核心CSCD

根据微分几何,推导环形气瓶测地线缠绕轨迹以及缠绕角应满足的稳定缠绕条件,并针对不同切点数进行线型轨迹仿真。基于有限元分析,针对钛合金内衬环形气瓶的初始缠绕角及缠绕层数进行优化设计,并评估对比有、无环向补强层的环形气瓶承载能力。结果表明:本文设计的测地线轨迹精确可靠,很好地满足环形气瓶的缠绕工艺性。优化设计的缠绕参数既满足工艺可缠性,又能提高环形气瓶的结构性能。此外,有环向补强层的气瓶爆破强度提高了14%,钛合金内衬屈服强度提高了24.8%。因此,采用环向补强层有利于进一步提高环形气瓶的承载性能。水压实验结果表明本文设计方法预测的变形和爆破压力与实验值吻合良好。     

基于代理模型的复合材料加筋壁板分层损伤定量监测方法

通过建立损伤指数与分层损伤参数间的定量关系,对复合材料加筋壁板分层损伤进行准确定量监测,提出了一种基于代理模型的分层损伤定量监测方法。该方法包括代理模型的建立和逆求解两个过程,通过插值拟合方法建立表征分层损伤参数与损伤指数间定量关系的多项式代理模型;采用损伤概率成像算法获得相对距离和损伤指数,将其代入代理模型中,得到所对应的分层损伤面积;实现对分层损伤进行定量评估的目的。通过一个复合材料加筋壁板分层损伤的定量监测实验,对所提方法的有效性进行了验证。结果表明:基于代理模型的复合材料分层损伤定量监测方法可以实现对分层损伤位置的准确定位,定位误差低于6%;且可实现对分层面积的准确定量评估,定量误差不超过5%。      

三自由度半正定系统随机振动仿真与试验研究

目的研究三自由度半正定系统在随机振动条件下的加速度动态响应以及加速度功率谱密度。方法以运输包装中常见的三自由度半正定系统为原型,建立了三自由度半正定系统的质量-弹簧-阻尼系统。依据美国ASTM-D4728随机振动标准,利用Matlab/Simulink仿真平台,建立仿真模型,并输入模型参数,得到了三自由度半正定系统随机振动下的动态响应。基于相同试验标准进行试验,对比分析试验结果与仿真结果的差异。结果在低频段内(小于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数达到0.983,加速度功率谱密度值最大处仅相差8.8%。在高频段内(大于80 Hz),Simulink仿真模拟随机振动的加速度功率谱密度值与随机振动试验的加速度功率谱密度值的相关性系数只达到0.745,加速度功率谱密度值最大处相差13.1%。结论利用Matlab/Simulink仿真平台分析包装系统的低频随机振动是一种简单可行的方法,一定程度上可以作为随机振动试验的代替手段。     

环境噪声监测终端关键参数在线计量研究

针对目前环境噪声监测终端在线计量较难实施的现状,研究并提出相应的在线计量方法,着重介绍频率计权参数的在线计量方法,其包括声信号与电信号两种检定方式。通过理论分析计算现场检定用声场装置的设计参数,并通过理论估算频率计权测量不确定度是否满足现场检定的要求;最后通过实验对某监测终端声信号频率计权测量不确定度进行评定,验证了现场检定的可行性。     

基于运输环境的包装系统疲劳损伤分析

目的针对当前物流运输环境,研究产品在运输过程中因受到不同振动与冲击导致的包装系统疲劳损伤情况。方法针对以聚苯乙烯泡沫为缓冲包装材料的包装系统进行运输环境模拟,通过使用有限元分析软件,对运输环境中包装系统受到的随机振动进行仿真,发现包装系统的薄弱部分,针对薄弱部分进行疲劳仿真,最终得出薄弱处的损伤数据。结果仿真结果表明,包装件能够在实际运输过程中对产品起到保护作用,为产品的运输包装方案提供了指导性意见。结论该方法不仅适用于文中的包装系统,对常见家用电器的包装方案均可进行评价。     

Damage evaluation and strain monitoring for composite cylinders using tin-coated FBG sensors under low-velocity impacts

Background/purposeThe impact-induced damage of composite structures induced by low-velocity impacts were evaluated to verify the damage evaluation concept using the “memory effects” of tin-coated FBG sensors.MethodsLow-velocity impact tests for the composite cylinder with tin-coated FBG sensors were performed at three impact energies. Hoop ring tests for the composite cylinder including impact-induced damage were additionally undertaken in order to measure the burst pressure and to study the parameter correlations. The test results were compared with the numerical results obtained by a finite element analysis (FEA) based on a continuum damage mechanics (CDM) considering damage model. The parameter correlations among the impact parameters and the residual strains induced by tin-coated FBG sensors were investigated based on the tests results.ResultsImpact behaviors obtained by the tests and the numerical simulation were agreed well. It was found that tin-coated FBG sensors can monitor the strain of the composite cylinder under low-velocity impacts and their strain monitoring capability is comparable to that of normally used FBG sensors. The residual strains of tin-coated FBG sensors were correlated with the impact parameters such as the impact energy, the sensing position of the sensors, and the burst pressure of the composite cylinder.ConclusionThe correlations among the residual strains and the parameters proved the damage evaluation concept for composite cylinders using the “memory effects” of tin-coated FBG sensors under low-velocity impact conditions; that is, the impact-induced damage, impact location, and burst pressure can be inversely evaluated by referring to the correlations.     

基于实测路谱的振动环境分析与模拟方法研究

目的 开展无锡市内快递运输车辆的随机振动行为分析和缓冲衬垫损伤的实验室模拟再现,旨在指导包装系统随机振动加速试验,实现包装结构科学设计。方法 实地采集无锡市内中型厢式卡车运输过程中车厢不同位置的激励振动信号与包装系统响应信号;基于实测路谱处理得到实验室等比例加速、分频段加速测试谱;最后以多层瓦楞衬垫为研究对象,分别采用标准谱、等比例加速谱、分频段加速谱进行实验室加速模拟试验,对比实地运输中瓦楞衬垫损伤情况,验证各加速模拟测试方法的损伤等效性。结果 实测路谱与标准谱在形状与量级上均存在差异;基于实测路谱的等比例加速和分频段加速模拟试验衬垫损伤率误差分别为20.2%、10.1%,远小于标准谱加速模拟测试的误差（110.1%）;相较于等比例加速试验方法,分频段加速试验试验时间缩短了19min(29.7%)。结论 验证了基于实测路谱的分频段加速模拟测试的损伤等效性与快速性,该方法对实现防护包装的精准设计具有指导意义。     

基于不同防护材料易碎品运输可靠性结构设计

目的研究易碎品在运输包装过程中不同防护材质缓冲包装结构的防护性能。方法通过Ansys Workbench中的模态分析(Modal)和随机振动分析模块(RandomVibration),对模型进行模态和随机振动仿真分析,得到易碎品的各向应力、位移、总应力等,分析对比2种防护材质的仿真结果,选取最优的缓冲方案,并进行随机振动和跌落实验。结果 2种防护材质下缓冲结构都具有良好的防护性能,选择设计的EPE缓冲结构更具有经济环保性,且在随机振动和跌落试验中,包装件没有发生变形和损坏,内容物完好。结论为易碎品低成本、高可靠性的结构设计提供了思路,也为产品性能的预测和运输方案的检测提供了一种分析手段。     

高斯与非高斯随机振动对洗护产品包装的影响

目的 研究高斯激振力和非高斯激振力的随机振动对商品包装的影响差异，提供随机振动试验方法和参数，并对商品运输包装设计方案提供优化建议。方法 利用科学计量方法研究随机振动技术的发展态势。通过增大峭度的方法进行非高斯激振模拟随机振动试验。研究随机振动强度通过功率谱密度和疲劳损伤的表达，以及随机振动试验时间与疲劳损伤的表达关系。结果 电商渠道销售通过快递配送的洗洁精商品包裹优先采用ISTA 3A—2018 Packaged-Products for Parcel Delivery System Shipment 70 kg(150 lb) or less。使用Over-The-Road Trailer图谱和Pick-up and Delivery Vehicle图谱进行随机振动试验，通过加载峭度进行加速模拟试验和加强模拟试验。结论 在洗洁精商品包裹加载峭度为5、7、9条件下，能够复现实际配送中商品的货损。基于试验结果提出的包装设计修改方案在加强模拟试验条件下可以实现商品防护的功能。全渠道供应链配送商品包裹应采用高效、科学的实验室测试方法，为运输包装设计和验证提供方法和数据。     

路面多种激励下汽车运输包装产品动态响应的数值仿真

为果蔬等产品在汽车运输中的疲劳损伤度计算提供依据,以4自由度汽车振动系统为基础,建立了路面脉冲激励和路面位移随机激励共同作用下的车辆-包装件动力学模型,并且推导了其相应的动力学方程.讨论了路面位移随机激励的时域模型并对其B级公路路面不平度进行仿真.结合一个工程实例,在B级公路路面位移随机激励和路面脉冲激励共同作用下,利用Newmark和Runge-Kutta数值积分方法分别对车身的响应和对包装产品的动态响应进行数值仿真.     

Vibration damage rate curves for quantifying abrasion of printed packaging in accelerated random vibration test

Some vibration‐based damages in packaged products, such as surface abrasion and bruising of fruits, are not necessarily caused by vibration stresses at resonant frequencies. They are often nonfatigue damages resulting from the accumulation of low stress vibrations. This study introduces a new concept and methodology of vibration damage rate curves, which describes the relationship between damage rate, G_rms, and vibration cycles, N. The vibration damage rate curves for quantifying the abrasion of a column stacked printed packaging was developed on the basis of ASTM D 4169 truck profile level 1, 2, and 3, as well as the field test. The abrasion rate in the laboratory was then compared to that in the equivalent time of road transportation per accelerated random vibration test formula. This study recommends that the accelerated random vibration formula can be used when vibration damage rate curves for printed packaged products are developed, to effectively reproduce the damage in the laboratory that is equivalent to the field.     

一种水电厂房振动模态参数识别方法

水电厂房的振动是机械力、电磁力、水力脉动共同作用的结果,其动荷载很难测得,结构模态参数识别的难度不言自明。为解决以上困难,提高厂房结构振动模态参数识别的精度,在厂房结构各种荷载未知的情况下,将突然停机工况下动荷载释放后的振动信号,利用随机减量法提取自由衰减信号成分,以基于ARMA模型参数识别法实现了对某大型水电站厂房低阶模态参数的识别。识别结果表明,随机减量法和ARMA联合分析方法是解决大型复杂厂房结构动态参数识别的有效方法,识别结果可用于结构物的健康监测和振动控制中,同时该方法在大型水电站厂房振动模态参数的在线识别领域中具有广阔的工程应用前景。     

猕猴桃的模拟振动实验及特性研究

目的研究猕猴桃在运输过程中振动特性以及机械损伤的影响因素,为增强水果运输包装的防护性提供可靠的理论依据。方法通过扫频振动实验检测猕猴桃的共振频率;基于正交实验分析法进行猕猴桃的定频振动实验,分析振动加速度、包装缓冲材料、振动时间和堆码层数等因素对表面损伤指数和振动传递率的影响,从而获得造成猕猴桃机械损伤的敏感因子。结果当振动加速度为0.15g时,猕猴桃的共振频率为85.2Hz;采用纸屑作为缓冲材料的整体包装,猕猴桃的受损程度最小,其振动传递率也较小。结论对表面损伤指数和振动传递率影响最大的因子均为缓冲包装结构,纸屑衬垫和EPS衬垫的缓冲性能优于PET衬垫。振动传递率越大,表面损伤指数越大。     

基于不变环境振动的结构损伤识别方法

建立了受随机外力激励作用的损伤识别理论模型和计算方法 ,提出一种在线结构损伤识别方法。讨论一个15层框架结构 ,数值仿真结果表明 ,该方法具有较高的辨别率和计算精度。它能够使用在桥梁和建筑的健康监测中。