小提琴弓弦系统的振动形态及振动机理研究*

小提琴弓弦系统的振动机理非常复杂。通过分析传统弓弦粘滑摩擦振动模型和弦振动现代理论模型以及弦振动形态实验,提出了基于能量状态变换的单摆摩擦振动模型。该模型考虑了振动系统的能量状态变化,并对振动周期给出限制,从而较好体现了小提琴琴弦的振动行为。设计了基于高速摄影的非接触式光学测量系统。通过实验,测量了拨弦和拉弦两种不同机制的弦振动状态参数,特别对弦上各点的振动位移和周期、相位变化、弦振动的瞬态和包络状态等进行了实验测量和理论分析,从而探明了小提琴弓弦之间摩擦振动的状况和特性。     

古筝弦振动及琴码的动力学分析

将古筝弦振动简化为有界弦振动模型,分别对拨弦和扫弦状态下弦的振动进行动力学分析。以拨弦为例,建立了弦振动通过琴码传递到古筝面板的动力学模型,并利用Matlab数值计算和实验测量进行验证。为古筝的弦振动和琴码传递过程的分析建立了理论模型,解决了古筝振动声学特性分析中的结构模型简化问题,为古筝的进一步的研究提供了参考。     

基于高速摄影实验的小提琴琴弦三维振动特性研究

小提琴弓弦之间的相互作用机理非常复杂,由于粘滑摩擦作用形成一个复杂的振动系统。通过理论分析和实验方法,对琴弦的振动特性进行了研究。为了测量琴弦的三维振动情况,设计一个基于高速摄影的非接触式光学测量系统,通过在琴弦上设置一些颜色标定点,拍摄拉、拨弦时琴弦的振动图像,得到两种不同机制的琴弦振动特征,包括振动位移、速度及弦上标定点的空间运动轨迹等。对弦上不同位置点的位移曲线进行了比较,研究其振动锯齿波的正、逆程时间比值变化和振动包络线的形成过程,最后分析了影响弦振幅的因素。     

非线性弦振动方程的相似约化

应用经典无穷小Lie群方法和CK直接方法得到了非线性弦振动方程的新的相似约化和新的精确解。应用经典Lie群方法将非线性弦振动方程约化成了第三类和第四类椭圆方程,同时得到了非线性弦振动方程的显式类孤立波解。进而,应用不涉及群论的CK直接方法得到了非线性弦振动方程的更为一般的相似约化。     

非线性弦振动的Kdv方程及其速度孤波解

文中用递减微扰法导出了非线性弦振动的 Kdv 方程。文中分析了无色散和无非线性(线性色散)两种特殊情况下的解。然后,详细地讨论了 Kdv 方程的速度孤波解的性态,并指出了非线性弦振动中孤波的主要特征。     

用于阻尼器试验的斜拉索等效模型建模

该文提出一种便于试验室内布置的短梁模型等效斜拉索,利用该模型可进行足尺拉索阻尼器试验研究。等效原则为,附加阻尼器后等效模型一阶振动频率及模态阻尼与其原型按张紧弦理论计算得到的相应值相等。该文首先提出了等效模型的概念及参数;然后,对比水平张紧弦-线性粘滞阻尼器系统的振动分析理论,对等效模型进行了自由振动和有阻尼振动的参数分析,采用数值方法分析了模型的振动特性;最后比较模型与原型的振动特性,提出确定模型参数的方法。数值模拟结果表明:按上述方法得到的等效模型与原型一阶振动频率及附加相同阻尼器后模态阻尼比的差值均小于5%,等效模型具有良好的精度。     

简单链形悬挂接触网整体吊弦瞬态动力学性能研究

以我国京津线高速铁路接触网整体吊弦为研究对象,建立弓网系统耦合模型。建模时将吊弦等效为仅可承受拉力的非线性弹簧,并利用罚函数法实现弓网系统的耦合。对建立的弓网耦合模型进行验证后,研究了弓网相互作用下整体吊弦的瞬态动力学响应。研究结果表明:弓网相对滑动速度为300 km/h及350 km/h时,同一跨内不同吊弦的动态接触力振动主频相同,均为7.8 Hz;弓网相对滑动速度300 km/h下,受电弓滑过后不同吊弦上下节点横向振动振幅很小,均小于3 mm;同一吊弦上下节点垂向振动相位基本一致,且不同吊弦上下节点垂向振动的主频均为1.42 Hz;弓网相对滑动速度250~350 km/h内,同一跨内3#吊弦的松弛时间最长。     

受集中力质量在受分布力弦上移动时的振动响应分析

针对受集中力质量在受分布力弦上移动时的振动响应问题,发展了一种半解析求解方法。首先根据力学模型建立了振动方程,然后利用傅里叶变换得到了方程的矩阵形式,并采用Newmark方法编程进行了数值求解。同时为验证方法的正确性,针对特定条件下的振动方程推导了解析解。最后通过半解析求解结果与解析解和文献的对比分析,验证了该方法的正确性。     

录制古典吉他曲

吉他是英文“Guitar”的译音,因其多为六根琴弦,故又称为“六弦琴”,并有着庞大的家族,如木吉他、电吉他、6弦吉他、12弦吉他等,它们都以一种相同的方式发声。吉他是弹拨乐器,有指板和音品,由琴箱共鸣发声,按三度、四度音程定弦,当弦被拨动或弹奏,弦的振动通过琴颈和木制琴箱传送出去,琴箱内容空气通过琴箱表面的一个或多个小孔与周围空气相耦合,将振动进一步放大,传递给听众。琴箱越大,越纤细,采用的木质越柔软,琴箱的共振频点越低。手工西班牙肠线或尼龙弦,张力小于钢丝弦,共振频率低至80~100Hz,内容空气的共振频率为150~200Hz。乐器的…     

考虑原子纵向位移单原子链横向振动压电控制

近年来,随着纳米制造业的发展,一维材料因其优异的物理性能,广泛应用于各类力电光热纳米器件。基于弦振动理论研究了考虑原子纵向位移的单原子链纳米线横向振动控制方法,针对单原子链类弦结构,采用模态叠加法,建立了单原子链横向振动的动力学方程,提出了一种单原子链横向振动固有角频率的计算方法,并得到了轴向力控制电压量子极限。考虑原子链的边界条件与振动结构的对称性,利用非线性方程组的迭代方法,得到原子的纵向位移。研究发现:纳米线轴向张力与链的长度是影响单原子链纳米线的固有角频率和共振频率的主要因素,通过控制单原子链两端的压电块轴向位移,可以改变原子链的轴向张力和单原子链的长度,从而改变原子链的固有频率。研究为单原子链谐振器和滤波器等分子器件研发制造提供理论基础和计算方法。     

平面张弦结构粘弹性阻尼器振动控制研究

该文针对采用粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆的振动控制方法,开展理论分析和数值仿真研究,揭示其振动控制机理,阐明振动控制效果。推导了上弦节点静力位移公式并推广至动力分析,结合撑杆动力学方程,揭示了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆振动控制耗能机理以及阻尼器刚度系数K与阻尼系数C对结构耗能效果的影响规律,依据耗能最大原则提出了实现最佳减振效果的阻尼器参数取值依据和方法。基于该文提出的刚度系数与阻尼系数取值方法,针对跨度60 m、100 m的张弦梁结构开展了粘弹性阻尼器替换张弦梁结构跨中撑杆参数化数值仿真。由参数化仿真可知,结构峰值加速度、峰值位移和峰值索内应力最大减振效果分别可达42.58%、30.54%和39.05%。减振结构可以满足结构安全以及正常使用需求。证明了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆是有效的振动控制方法,验证了该文提出的振动控制机理的有效性和阻尼器参数取值方法的适用性。     

钢琴房的减振与降声控制

钢琴上有许多根长短不同、粗细不同、材料不同的弦,这类弦的横向振动微分方程为:     

基于振动响应的弦结构损伤检测

从弦强迫振动方程出发,建立了其相应的有限元运动方程,利用直接积分法计算了弦在外激励下的响应.将弦的局部损伤模拟为单元面积的减少,推导了响应对弦单元面积的灵敏度.并利用此响应灵敏度进行弦的局部损伤识别.数值算例表明,该方法能快速准确地识别出弦的局部损伤,并且对模拟的人工噪声不敏感.说明该方法具有一定的工程实用前景.     

网结构隔振特性的理论与实验研究

针对航天器微振动高性能隔振的特殊要求,提出一种基于网结构的新型隔振方法,对由振源-网结构-弹性边界构成的耦合系统进行了振动建模与分析。对于网结构,采用子结构导纳综合法建立其模型,获得了垂直于网面的频域振动方程;对于边界梁,采用弦-梁单向耦合,将动态张力沿垂直和水平方向分解,得到振动响应的完整描述。在此模型基础上,分析了耦合系统的振动传递特性。为验证理论的正确性,设计并搭建了网结构微振动实验台。结果表明,网结构平台具有良好的被动隔振效果,在较宽的频段内,可以实现20dB以上的振动衰减。     

计入重力弦向分量影响的斜拉索非线性自由振动分析

为了进一步准确计算斜拉索的自振频率,考虑斜拉索的重力在弦向的分量对斜拉索非线性振动的影响,分别建立了斜拉索的垂度微分方程和非线性自由振动方程,采用幂级数法求解垂度微分方程,采用伽辽金法把偏微分方程转化为常微分方程,运用摄动法求得该方程的近似解,并制定了相应的数值计算方法,与理论解进行了比较。研究了考虑索力变化影响后拉索的振动特性,采用了更精确的函数来逼近垂度悬链线,解决了考虑重力在弦向的分量时,用抛物线来逼近垂度悬链线时的精度不足的问题。随着索的长度增加,索的总质量也越来越大,因此要考虑斜拉索的重力弦向的分量对斜拉索的振动的影响。     

十字弦结构非线性自由振动的频率分析

该文研究了十字交叉弦几何大变形的非线性自由振动问题。首先根据哈密顿原理推导了控制其自由振动的运动方程,然后采用摄动方法求解了该弦的非线性耦合固有频率。通过将求得的非线性耦合固有频率解析解与各单弦的非线性频率解析解进行比较发现,非线性耦合频率的解析解除了具有非线性特性,还反应了各子结构对整体结构频率的影响,即存在耦合特性。并且,当一个子结构自身参数改变时,整体结构的频率也会发生变化,但是变化的幅度小于子结构的变化幅度,即耦合特性增加了十字弦系统的稳定性。     

电工电子产品振动试验能力验证方法

<正>弦振动试验是考核评定电工电子产品的耐振动环境适应性的主要技术手段。依据CNAS-GL002:2018中实验室Z比分数对振动试验后的各轴向加速度值进行了结果评价,验证了试验结果的一致性和可靠性。同时,对振动试验中影响试验结果的因素和应注意的问题作了简要说明。     

基于光断续器的振弦拾振技术

针对以振弦作为弹性敏感元件的检测装置中存在的不足 ,提出以槽隙式光断续器作为振弦的拾振装置。槽隙式光断续器由红外发光二极管和光敏三极管组合而成 ,通过发光与感光而工作。把振弦置于槽隙的通光截面中 ,若合理选择振弦与通光截面的相对位置 ,光敏三极管的光电流中就会含有振弦的振动信息。论述了光断续器作为拾振装置的工作过程及理论依据 ,最后用MATLAB进行了仿真 ,结果证明了用光断续器作为振弦的拾振装置的可行性     

琴弦振动理论在工程中柔索求拉力的应用

琴弦横向振动时，振动固有频率主要与三个因素有关；张紧力；弦密度；弦长。它的逆问题，柔索的张紧力与索的密度、索横向振动的固有经、索的长度有关，应用这个理论可以对大型斜拉桥的索力、体育馆的吊索力以及特大型水坝的起吊闸门的索力等进行检测，并可以识别吊索故障。本文提供理论及应用技术，同时讨论了如何控制误差。     

浅谈索力动测仪在实际应用过程中和校准时应注意的事项

索力动测仪是广泛应用于建筑工程质量检测的计量器具,其广泛应用于桥梁、地铁、高速公路的钢索、预应力钢筋、钢丝拉力的测量.它的工作原理是基于弦振动理论,将拉索等效为张紧弦,通过测量拉索振动频率,分析换算出拉索索力.本文主要针对索力动测仪的主指标振动频率在实际应用过程中和校准时应注意的事项进行探讨和研究.