汽车随机振动的建模与仿真

以整车九自由度模型为对象,用有限元思想将汽车振动结构离散。通过单元位移变换得到单元刚度阵和阻尼阵。按照单元位移在结构位移列阵中的位置组装汽车振动数学模型的系数矩阵。经过强迫位移约束处理,得到汽车振动数学模型。用有限元的思想求取振动响应量,应用虚拟激励理论实现汽车振动响应仿真。结果表明:建模与仿真相结合为复杂汽车随机振动分析提供了可行的方法。     

路面不平顺激励下车辆系统振动响应谱矩的简明封闭解

工程上常将路面不平顺看作具有零均值的平稳随机过程.针对路面不平顺激励下车辆系统随机振动响应无封闭解的问题,提出了一种简明封闭解法.综合运用复模态法和虚拟激励法将基于不平顺路面谱激励下的车辆系统的响应功率谱二次正交化,获得了车辆系统随机振动响应方差、0—2阶谱矩及绝对加速度方差的简明封闭解.运用本文方法对一类车辆系统的振动进行分析,并与虚拟激励法进行对比.研究表明本文方法所得方差和谱矩的封闭解法的正确性.     

地震方向对转子系统随机响应的影响

目的研究地震方向和转子不平衡与水平地震耦合随机激励对悬臂双盘转子系统随机振动的影响,对转子系统的动力参数的合理确定及随机振动控制提供了依据.方法应用虚拟激励法,通过计算机数值模拟,分析了悬臂双盘转子系统的随机响应.结果分析结果表明,水平方向地震时转子系统的随机响应相对比较强烈;地震和转子不平衡耦合随机激励对转子系统的随机振动的影响不相悖,但也不是线性叠加的关系;由于悬臂端圆盘所受到的约束相对比较差,故随机振动的响应较为强烈,主要的随机振动能量发生于低频,应该提起注意.结论利用虚拟激励的方法分析双盘转子系统的随机振动响应是可行的,分析结果对转子系统的进一步研究及提出转子系统工程实用的简化设计方法,既具有科学意义又具有实用价值.     

体育场挑篷结构多维地震随机响应分析

运用了多维虚拟激励随机振动分析方法,详细介绍了多维地震动随机模型的确定及其相关参数的选取.对济南奥林匹克中心体育场看台这一具有代表性的体育场挑篷结构进行了多维地震随机响应分析,给出了均值响应和峰值响应的评估方法,比较了挑篷结构在单向和多向地震动输入下的关键节点位移反应,计算结果表明,多维地震动会明显加大结构的响应.将虚拟激励法的计算结果与时程法的进行比较,两者的计算结果吻合较好.多维虚拟激励法作为一种高效的随机振动分析方法,为对大型体育场挑篷这类结构进行多维地震随机振动分析提供了有效的途径.     

换热管受湍流分布力随机振动的虚拟激励法

为了分析换热管受外部横向湍流激励作用下的随机振动响应,本文建立了密置错排管束绕流的三维计算流体力学模型.应用大涡模拟湍流方法对管束绕流场进行了仿真,对换热管表面升、阻力进行了时域内和频域内的分析.经过多次计算提取流场深处圆管的表面湍流分布力,将换热管简化为两端固支中间简支的线性梁模型,引入虚拟激励法计算换热管随机振动的功率谱,并与传统随机振动预报方法对比了计算效率和精度.计算结果表明湍流分布力为服从均匀分布的广义多点随机过程,不同方法的计算速度呈模态截断阶数的指数关系,并通过精度分析验证了相干性各异的载荷作用时不同频段内虚拟激励法的精度与精确算法极为接近.     

多点地震激励下大跨度桥梁动力可靠度研究

动力可靠度理论已经有了很大进展,但是在工程中却尚未获得广泛应用,结构动力响应功率谱计算的复杂性是造成这一状况的重要原因。本文将虚拟激励法引入大跨度桥梁抗震可靠度分析。用随机振动虚拟激励谱分析突破以往计算效率低下的瓶颈,在理论．卜是精确的算法,并能方便地处理地震地面运动变化产生的空间效应。研究结果表明,基于虚拟激励法进行大跨度桥梁动力可靠度分析是一条有前景的途径。     

多管火箭发射装置随机振动对射击密集度的影响

本文应用随机振动理论来分析多管火箭发射装置的射击密集度。建立了多管火箭发射装置八自由度振动模型,研究了随机振动与射弹散布的直接关系,确定性参量对射弹散布的间接影响,提出了应用随机振动理论在八自由度振动模型基础上分析射击密集度的方法。     

考虑限位器的汽车非线性系统振动特性

建立了考虑限位器的悬架非线性隔振系统的数学模型.对引进弹性限位器且不考虑限位器接触问题的弹簧阻尼系统悬架进行了力学分析,利用系统动力学和随机振动理论,将汽车简化为1/2的四自由度模型,建立了考虑悬架隔振系统非线性特性的整车系统在路面随机激励下的非线性动力学方程,最后用Monto Carlo法模拟路面随机激励谱,在时域内对整车非线性系统振动特性进行仿真,并与传统的考虑线性悬架系统的整车动力学特性进行对比,以研究悬架隔振系统非线性特性对汽车平顺性的影响.     

基于虚拟激励法的移动手臂振动分析

以自行研制的具有悬架的移动手臂为研究对象,通过有限元离散化方法建立移动手臂振动动力学模型,然后通过虚拟激励法,得到了移动手臂在不平地面随机激励下的动态响应,为机器人悬架设计和移动手臂振动控制提供了快速分析方法。     

附加集中质量块悬臂梁路径积分法分析

对在高斯白噪声激励下附加集中质量块悬臂梁的随机振动响应进行了研究。利用泰勒公式展开法,替换系统振动方程中加速度非线性项。根据替换后的等效非线性振动方程,运用路径积分法(PIS)求解悬臂梁响应的稳态概率密度函数数值解,将所得结果与蒙特卡罗模拟法(MCS)及等效线性化法(EQL)所得结果进行比较。结果表明:所提出的方法能用于求解该类型悬臂梁响应的稳态概率密度函数。     

不确定车轨耦合系统运行舒适度分析

运行舒适度是车辆动力性能的重要指标,对其精准高效的预估能够提高车辆设计水平、降低研发成本。综合考虑动力学分析中的不确定因素,分别以随机变量和随机过程描述系统参数和荷载激励,基于虚拟激励法和改进摄动法,提出了复合随机振动问题的确定性分析方法。算例中,考虑9个随机变量参数,计算车体不同位置在轨道不平顺激励下的舒适度指标。结果表明：该方法能够很好地与Monte Carlo模拟吻合,验证了本文方法的正确性,并指出忽略参数不确定性会给出过高的舒适度评价。     

水平随机地震激励下弹性圆拱的半解析法

结合虚拟激励法与Galerkin法,研究弹性圆拱在水平随机地震作用下随机响应的半解析解.在建立圆拱平面内动力平衡微分方程的基础上,通过选取适当的试函数,应用Galerkin法将动力平衡微分方程转化为线性常微分方程组.通过设定虚拟荷载,采用确定性方法求解响应量的功率谱密度函数的近似解,得到圆拱随机振动问题的闭合解.该方法无须计算拱的振型,对非正交阻尼同样适用.通过算例分析和与有限元计算结果的比较,验证了该方法的计算精度.当采用的试函数与圆拱振型接近时,采用较少的试函数就能获得较高的精度,该方法是一种简便、高效的方法.     

流体在管道中流动时管道的自振特性研究

基于三维弹性理论及欧拉线性方程,采用位移-压力格式有限元方法,得到附加矩阵。通过叠加附加矩阵把流固耦合结构振动问题化成普通的结构振动问题,建立了流体在管道中流动时结构振动的有限元方程,研究了流体在管道中流动时结构的自振特性,重点研究了流体速度对管道自振频率的影响。研究表明,管道各阶自振频率随着流体速度的递增呈递减的趋势。     

解放CA6440G2汽车通过单一突起物时悬架的动载

在考虑阻尼和刚度的前提下，建立了路面不平度影响下的解放CA6440G2汽车悬架振动系统模型及微分方程表达式.通过拉氏变换和线性系统理论给出了求系统固有频率的方法并得出了微分方程的解析解，该解离散精度好，可直接应用于控制和仿真模拟.这种解法与计算过程完善了解放CA6440G2汽车悬架动载荷的表达式，为悬架的有限元动态分析与设计提供了载荷方面的准备.     

Model predictive path integral method for nonlinear random vibration control

In order to find a way to transfer back the state of a nonlinear random vibration system which is far away from the trivial equilibrium point, a model predictive path integral control method is introduced. Under certain conditions, the Hamilton-Jacobi-Bellman equation for optimal control of nonlinear random vibration can be linearized by exponential transformation. Based on the Feynman-Kac theorem, the path integral method can be used to solve the optimal control force. By introducing the idea of model predictive control, the control force can be updated in real time according to the actual state of the system. Numerical simulation is carried out for the control of two typical systems, van der Pol equation and Duffing equation. The results show that the state of the system can be quickly transferred to the vicinity of the ordinary equilibrium point, while the control force and real-time cost decreases monotonically after the initial fluctuation. Therefore, the model predictive control path integration method can be well applied to the vibration of random nonlinear systems far from the trivial equilibrium point.     

某车载平台电子设备抗振系统设计

针对某车载平台所受外界的力学环境影响,提高电子设备抗振动能力等问题,研究电子设备抗振系统理论,建立了动力学微分方程,通过减振器的布局方式研究,分析了不同布局方式下的振动耦合情况,完成了减振系统设计.按照外界力学环境参数对电子设备结构进行随机振动分析和冲击响应分析.通过有限元分析方法验证和分析,验证了减振系统的有效性.结果表明,基于某车载平台完成的减振系统提高电子设备抗振动能力.     

车辆—路面空间耦合振动模型及其动力响应分析

为准确模拟行驶车辆作用下刚性路面的动力响应,建立车辆—路面空间耦合振动精细化分析模型。车辆采用质点—弹簧—阻尼器空间整车模型,混凝土刚性路面采用弹性地基板有限元模型,采用改进的谐波叠加法考虑路面平整度的三维空间分布,利用车轮和路面的位移协调方程将车辆振动和路面振动联立求解。实例分析表明,所建立的车—路耦合振动模型能够真实地反映车辆和路面间的空间几何耦合关系和力学耦合关系;在三维路面不平度的激励下,车辆和路面的动态响应均表现出明显的空间分布特性;与瞬态动力分析方法相比,利用考虑路面不平度空间分布的车—路耦合振动模型对混凝土路面进行车辆动力响应分析时,路面弯沉和板底应力有明显增大。