西德在随机振动研究方面的进展

从七十年代开始,随机振动的研究在西德出现了一个高潮,形成了以卡斯鲁厄大学Wedig教授为首的一支强有力的理论研究队伍,到了八十年代初期达到顶峰。目前已转入对随机控制理论研究(卡斯鲁厄大学)和混沌理论的随机模型的建立(斯图加特大学)。在西德,一个显著的研究特点是重视理论的应用性。他们的研究都有强大的工业背景,其研究的广度受其本国工业的影响,提出的问题主要来源于车辆动力学和结构动力学。但是他们的研究在理论上也有一定的深度,在非线性随机振动研究中有自己的特色,比较多应用时域内的协方差分析法。在西德,习惯上将随机振动分为随机参激振动和随机外激励振动两大类,所涉及的问题主要有下面12种:     

双振动台随机振动综合控制研究

阐述了应用于双振动台随机振动综合控制系统的理论框架和试验控制方法。在不考虑互谱的情况下，本文提出一种新的比例均方根修正算法，能够快速平稳地使控制谱得到收敛，并满足参考谱的要求。同时针对多点加权综合控制的问题，首次提出了用最优条件数选取主控矩阵的方法，该方法具有最优的数值稳定性，可实现综合控制的所有要求。试验结果表明各项控制精度均满足实际工程要求。     

铁路运输随机振动数据的分析与研究

通过使用SAVER这一数据采集设备来对铁路运输环境中的振动数据进行记录与分析.从空间三轴向来记录发生在列车运行方向、垂直地面方向和水平方向的振动信号,并拟合出每个方向的随机振动PSD曲线.所监测的铁路线包括京沪、京沈、京广、陇海,与ASTM、ISTA标准的PSD曲线对比,掌握国内铁路运输的振动强度水平,使产品包装设计能够更加适应国内运输环境,更加趋于合理化.     

非平稳随机振动分析的协方差矩阵法

本文在平稳随机振动分析的协方差矩阵法基础上,建立了非平稳随机振动分析的协方差矩阵法。采用本法对受有随机激励的多自由度振动系统进行了分析计算,然后与理论稳态解进行了比较,结果表明协方差矩阵法用来解非平稳随机振动问题是可靠和有效的,它既可用于线性时不变系统,又可用于线性时变系统,只要能得到激励的均值或协方差矩阵,便可采用本法求得系统响应的均值和方差。     

小型货车随机振动谱的测量

概述了包装/产品在流通过程中经受的随机振动.并在小型货车上对随机振动谱进行了实际测试.测试结果的分析,对包装/产品的设计有很好的意义.     

随机振动下蜂窝纸板振动传递特性分析

从理论上推导了随机振动条件下振动传递率的计算公式;试验研究了蜂窝纸板在不同加速度、频率和应力的随机振动下的振动传递特性,得到了振动传递率曲线和峰值频率。不同随机振动试验计算出的振动传递率几乎相同,与正弦扫频试验结果非常接近。这表明了利用随机振动试验分析蜂窝纸板的振动传递率是可行的,为蜂窝纸板缓冲包装设计提供了基本数据。     

超高斯伪随机振动激励信号的生成技术

振动激发试验和振动模拟试验的最新发展都需要产生超高斯分布的随机振动激励信号。然而,目前基于功率谱均衡的数字式随机振动控制系统只能产生高斯分布的随机振动激励信号。研究具有指定功率谱密度分布的超高斯伪随机振动激励信号的生成技术,从而使现有的数字式随机振动控制系统可以同时具有频域和幅值域的双域控制及均衡能力。仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

一种多点随机振动试验控制的新方法研究

为适应多振动台试验控制的需求，提出了一种新的多点随机振动实验控制方法。该方法通过构造一组有限冲击响应(FIR)滤波器对独立的白噪声序列进行线性滤波耦合而直接生成驱动信号，在闭环控制中实时修正驱动信号，使得最终响应谱满足参考谱要求。由于抛弃了传统的驱动信号时域随机化过程，这使得该方法具有较强的稳定性和适应性，而且控制回路时间缩短，提高了控制系统的实时性。文中提供了一模拟算例，显示了该方法的有效性。     

不确定性拉索非线性随机振动的最优控制

为实施不确定性斜拉索非线性随机振动的最优控制,建立受控拉索的横向非线性运动方程,运用伽辽金法推导多模态耦合的振动方程。同时,考虑系统的不确定参数,建立不确定性系统的随机最优控制问题。随后,应用随机平均法、微分对策理论与动态规划方法确定HJI方程并得到极大极小控制律,最后通过数值结果说明该最优控制对于斜拉索非线性随机振动能够达到较好控制效果。     

随机振动校准加速度计方法研究

介绍了随机振动校准加速度计系统的实现.使用随机信号传感器绝对校准方法,得到了较为理想的加速度计频响曲线.与传统的方法相比在保证校准精度的前提下,提高了效率.     

随机减振中两类不同作用的动力吸振器

本文在随机激励下将两类不同作用的动力吸振器进行了比较,提出了在随机激励下控制振体与基础之间相对运动的第２类动力吸振器最佳参数的计算公式。     

振动环境试验响应的神经网络预测方法

航空、航天、机械等领域中的大型复杂结构的地面振动环境试验是检验产品或结构对振动环境的适应性以及评估动态性能的重要手段之一。然而，由于试验成本高和试验中测点布置难度和测点数量有限，只能反映结构在有限的试验条件下局部测点位置上的响应情况。本文通过神经网络方法建立结构测量点的响应和输入的映射关系，可以通过较容易的振动环境试验结果，对所建立的神经网络模型进行训练学习以识别映射关系模型，从而对结构在较严酷的环境条件下的试验结果进行预测。本文通过一典型结构的振动环境试验以及该方法的实现证明了神经网络应用于振动环境试验的响应预测方法的有效性和可行性。     

大型管壳式换热器的随机响应分析

换热器管束的振动破坏问题是严重影响换热器运行安全性的一个关键问题。根据随机振动理论对管壳式换热器流体诱导管束振动进行了分析，建立换热器管束振动的力学模型，确定流体激振力分布，应用随机振动理论推导出换热器管束振动随机响应的均方根和谱密度。研究表明，采用随机振动理论可以较好地预测管壳式换热器管束流体诱导振动；纵向流换热器与折流板换热器相比，具有优异的抗振性能。     

结构随机振动混合控制整体优化

建立了与随机振动主动控制等价的随机振动混合控制系统方程,选取混合控制中主动外加能源指标函数最小为优化目标,实现了在物理空间的随机振动混合控制整体优化;在对结构模态参数灵敏度分析的基础上,给出了模态空间内实现混合控制整体优化的方法.对受零均值平稳白噪声激励的建筑结构实施混合控制整体优化方案,计算结果表明当被动控制部分合理设计时,主动控制部分所需外加能源指标将显著下降.     

随机结构复合随机振动分析的概率密度演化方法

提出了随机结构复合随机振动分析的概率密度演化方法.通过引入扩展状态向量,构造具有随机初始条件的状态方程,导出了复合随机振动反应的概率密度演化方程.结合精细时程积分方法和Lax-Wendroff差分格式对概率密度演化方程提出了数值求解方法.进行了八层层间剪切框架结构复合随机振动反应的概率密度演化分析,证明提出的方法具有计算高效、收敛性稳定与精度高的特点.研究表明:随着时间的增长,复合随机振动反应概率密度曲线趋于复杂,基于正态分布假定的二阶矩分析方法可能造成可靠度分析结果的显著偏差.与仅考虑结构参数随机性和仅考虑输入随机性时的结构反应相比,复合随机振动反应概率密度曲线峰值降低、分布变宽,且随机涨落显著增强.     

冲击机械隔振中阻尼的应用研究

给出了双自由度有阻尼自由振动系统方程的解耦方法与冲击机械隔振的数值仿真过程;介绍了作为隔振元件的叠板弹簧阻尼性能及其使用特点;详细分析和研究了叠板弹簧动摩擦系数及系统隔振频率对系统振动参数的影响。     

聚合物熔体振动挤出成型技术的研究进展

介绍了各种聚合物熔体振动挤出成型技术,包括机械振动、电磁振动和超声振动,对实现振动的装置或口模进行了简要介绍,利用这些振动设备对聚合物熔体振动挤出技术进行研究,发现振动挤出可使聚合物熔体加工流变性能和力学性能都得到一定程度的改善,凝聚态结构也发生了一些变化。     

导电梁在磁场中的磁弹性随机振动

根据磁弹性基本理论和连续体的随机振动理论，得到了在外加磁场中通有随机电流的梁的磁弹性随机振动方程。给出了导电梁在耦合场中的洛伦兹力及力矩，并将洛沦兹力的耦合项假设为梁的一种阻尼，另一部分假设为随机分布载荷，对梁的位移响应进行了分析。以简支梁为例，分别得到了外加磁场中通入平稳和非平稳随机电流时简支梁的位移响应的均值、自相关函数、功率谱密度函数等数字特征。最后以一个通有理想白噪声平稳随机电流的简支梁为实际算例，对其位移响应的功率谱密度函数进行了计算。图形形状的改变表明了耦合项对梁的功率谱密度函数的影响，据此可知通过控制随机电流和磁场可以达到控制梁的随机振动的目的。     

车桥耦合系统非平稳随机振动分析的虚拟激励-精细积分法

提出了考虑轨道高低不平顺时进行车桥耦合系统垂向非平稳随机振动分析的新方法.车辆采用具有两系悬挂10个自由度的四轮模型,桥梁采用Bernoulli-Euler梁单元有限元模型.将轨道高低不平顺假设为均匀调制演变随机过程,并考虑各车轮所受轨道随机激励之间的相位差,采用虚拟激励法(PEM)将轨道不平度精确地转化为一系列垂向简谐不平度的叠加,大大简化了运动方程的求解.在此基础上采用能够更真实地模拟车辆作用力在时间域和空间域上连续变化的精细积分法(PIM)来进行数值积分计算.数值算例中,将该方法与Monte Carlo方法进行了比较,并分析了轨道不平顺对于系统随机响应的影响.数值计算表明:发展的虚拟激励-精细积分法(PEM-PIM)能够高效精确地进行车桥耦合系统的垂向非平稳随机振动分析;轨道不平度级别对系统随机振动影响显著,且其一阶、二阶导数项对系统加速度随机响应的影响应予以考虑.     

软土地铁盾构隧道垂向随机振动分析模型

针对我国地铁盾构隧道与长枕埋入式整体道床的常用形式, 基于车辆-轨道耦合动力学理论, 并通过引入软土动刚度与应变的非线性关系表达式, 建立了软土地铁盾构隧道垂向随机振动分析模型, 用以研究非线性变化的软土动刚度对地铁盾构隧道随机振动的影响规律. 研究结果表明：当软土动刚度随应变频响非线性变化时, 盾构隧道随机振动在10Hz以上的中高频段呈下降趋势, 与此同时10Hz以下隧道低频振动不降反升, 其上升幅度明显高于隧道中高频振动的下降幅度;此外, 从地基反力幅频曲线的变化来看, 非线性变化的软土动刚度既影响地基反力频域幅值大小, 还会导致反力幅值在频域内的重分布, 特别是10Hz以下的低频段.