基于不同残差的动态有限元模型修正的比较研究

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对利用模态频率、模态频率加反共振频率、模态频率加振型以及模态频率加振型相关系数等不同残差的修正进行了比较研究。结果表明,模态频率与反共振频率是优选的两种参数。     

一种采用PVDF压电薄膜的弯张换能器

本文提出了一种采用PVDF压电薄膜代替弯张换能器的金属外壳的新型弯张换能器,即一种采用PVDF压电薄膜的弯张换能器。用阻抗分析仪、激光扫描测振仪和水声测量系统分别测量了采用PVDF压电薄膜的弯张换能器的谐振频率、带宽、发送电压响应、水平指向性。通过对比分析实验结果,可以看出该新型换能器与传统换能器一样可以将压电晶堆纵的振动转化为壳体的径向振动。     

一种新型便携式二维激光测振仪研究

介绍了一种新型便携式二维激光测振仪。该激光测振仪基于激光多普勒效应原理,采用激光自混合技术,能够实现对振动物体二维面内振动测量,具有出色的频率和相位响应,满足高精度和高速测量需求。介绍了该测振仪的工作原理,针对测振仪实际运用过程中两激光束间夹角易变等问题,提出了一种两激光束间夹角的校正方法,并通过大量的实验数据,证明此校正方法的有效性和准确性。     

考虑瞬态压力波效应的高速列车车门模态试验分析

讨论高速列车会车瞬态压力波与车门模态的关系。介绍模态试验的基本理论。采用锤击脉冲激励获得单个车门的基本模态。采用正弦扫频激励获得车门 - 框架系统的衍生模态。将车门基本模态和衍生模态相结合,可了解车门弯曲和扭曲的频率与振型。通过采取措施改善车门模态参数,将减缓高速列车会车瞬态压力波的效应。     

两端固定输流管道的稳定性和参数共振

研究了两端固定输流管道在脉动内流作用下的参数共振问题。用平均法导出了管道失稳判据和三种参数共振区域的边界曲线方程，讨论了系统参数对失稳区域的影响。用数值方法给出了各种参数共振的响应曲线，分析了其存在区域以及响应频率与脉动流频率之间的关系。研究结果表明，组合共振区域内可发生拟周期运动和组合周期运动；组合共振曲线能延伸到第二振型次谐波共振区域；第一振型次谐波共振曲线能覆盖整个组合共振区域，而且能延伸到第二振型次谐波共振区域。因此，此系统存在同一个脉动频率与多种运动相对应的参数区域。     

低温环境下高寒列车材料阻尼特性的试验

低温环境下,高速列车阻尼材料阻尼性能大大降低。为此,通过试验研究高寒列车现有四种阻尼材料温变、频变特性。测试温度包括常温、[-]10°C和[-]25°C,分析频率高达850 Hz。通过有限元方法计算无阻尼板件结构的模态频率和振型,并采用力锤敲击系统测试喷涂不同阻尼材料后的四种阻尼复合板件,得到结构模态频率、振型和阻尼比。结合仿真和试验实测振型结果,获得850 Hz内57阶模态阻尼比。对比四种阻尼复合板件结构在三种温度工况下的阻尼比变化规律。结果表明,现车用阻尼材料在常温和中频下具有较好的阻尼效果,随着温度的降低,其阻尼特性变差;而低温阻尼材料在温度达到[-]10°C时阻尼效果最佳;常温阻尼材料在常温条件下中频部分阻尼性能最好;当低温阻尼材料与常温阻尼材料混合使用时,阻尼性能表现为宽温域,宽频带和高阻尼。低温和常温混合阻尼材料更适合高寒列车在不同季节下的运行条件。相关实测数据为高寒列车阻尼材料选材提供依据;同时,试验方法也为阻尼材料性能测试提供参考。     

基于激光旋转扫描的约束态薄壁圆柱壳模态振型测试新方法

针对传统采用实验模态分析理论辨识模态振型测试效率低的问题,提出基于单点激光旋转扫描的测试约束态圆柱壳模态振型新方法。在明确基本测试原理基础上组建激光旋转扫描测试圆柱壳模态振型实验系统,提出基于激光旋转扫描测试约束态模态振型试验流程,并对判定圆柱壳共振及由响应数据获得圆柱壳模态振型等关键技术进行详述。通过实例验证结果表明,该方法可快速准确获得薄壁圆柱壳的模态振型、极大提高空间测试分辨率、高效测试圆柱壳结构各点振动响应,具有一定工程应用价值。     

广州新电视塔不同激励下动力特性监测

广州新电视塔结构健康监测系统监测到结构建成后不同激励（包括台风激励,地震激励和一般风荷载激励）下结构的动态响应特性。首先,比较了在不同激励下结构的加速度时程响应和功率谱密度。然后,利用加速度响应数据进行模态分析并比较了在不同激励下结构的模态参数（包括频率、振型和阻尼比）。最后,利用希尔伯特-黄变换获得结构在不同激励下的瞬时频率和结构响应能量分布,并与小波变换的结果相比较。结果可为了解超高层建筑在不同激励下的动力特性提供参考     

内部激励下高速列车齿轮箱振动行为及轴承载荷特性实验研究EI北大核心CSCD

内部激励是影响高速列车齿轮箱振动及齿轮箱轴承动载荷的重要因素。借助齿轮箱传动系统试验台架,在多种扭矩与转速工况下,开展了高速列车齿轮箱箱体振动响应及齿轮箱轴承载荷测试试验。对各工况下齿轮箱不同部位的振动信号进行分析,发现特定转速下的齿轮啮合频率能够激发齿轮箱箱体的模态共振,而扭矩能够影响系统的频响特征。对加速工况下的齿轮箱振动加速度进行了阶次跟踪,并通过基于阶次的工作模态识别方法获取了齿轮箱箱体的模态参数,发现齿轮箱的工作模态振型导致了齿轮箱在不同转速下振动行为的差异。通过对比不同工况下齿轮箱振动加速度均方根和实测轴承载荷变异系数,建立了齿轮箱轴承载荷动态特性与齿轮箱振动行为间的对应关系。     

基于阶跃激励的外差激光测振仪传递函数评价

提出了激光测振仪传递函数的一种测量方法,借助于外调制状态下的FM信号源激励,以数字存储示波器进行同步波形测量,直接获得激光测振仪阶跃响应波形,用数字化解调方法解调出FM信号中的阶跃调制波形,利用该组阶跃激励--响应序列进行系统辨识,获得激光测振仪的传递函数评价结果;一组实验结果验证了该方法的正确性和可行性.所述方法可用于激光测振仪传递函数和频率特性的测量评价,同时,也可用于FM信号源传递函数和频率特性的测量评价.     

Radiation impedance and equivalent circuit for piezoelectric ultrasonic composite transducers of vibrational mode-conversion

The piezoelectric ultrasonic composite transducer, which can be used in either gas or liquid media, is studied in this paper. The composite transducer is composed of a longitudinal sandwich piezoelectric transducer, a mechanical transformer, and a metal circular plate in flexural vibration. Acoustic radiation is produced by the flexural circular plate, which is excited by the longitudinal sandwich transducer and transformer. Based on the classic flexural theory of plates, the equivalent lumped parameters for a plate in axially symmetric flexural vibration with free boundary conditions are obtained. The radiation impedance of the plate is derived and the relationship between the radiation impedance and the frequency is analyzed. The equivalent circuits for the plate in flexural vibration and the composite transducer are given. The vibrational modes and the harmonic response of the composite piezoelectric transducer are simulated by the numerical method. Based on the theoretical and numerical analysis, two composite piezoelectric ultrasonic transducers are designed and manufactured, their admittance-frequency curves are measured, and the resonance frequency is obtained. The flexural vibrational displacement distribution of the transducer is measured with a laser scanning vibrometer. It is shown that the theoretical results are in good agreement with the measured resonance frequency and the displacement distribution.     

Multipoint laser vibrometer for modal analysis

Experimental modal analysis of multifrequency vibration requires a measurement system with appropriate temporal and spatial resolution to recover the mode shapes. To fully understand the vibration it is necessary to be able to measure not only the vibration amplitude but also the vibration phase. We describe a multipoint laser vibrometer that is capable of high spatial and temporal resolution with simultaneous measurement of 256 points along a line at up to 80 kHz. The multipoint vibrometer is demonstrated by recovering modal vibration data from a simple test object subject to transient excitation. A practical application is presented in which the vibrometer is used to measure vibration on a squealing rotating disk brake.     

齿轮超声加工纵向振动系统的设计与实验研究

为了解决齿轮超声加工纵向振动系统设计问题,基于纵向振动动力学方程,利用结合面的力、位移振动耦合与边界条件,提出纵向振动变幅器的非谐振设计方法,推导了频率方程;应用Matlab2011Ra对变幅器未知尺寸、振型分布进行理论数值求解,并利用ANSYS12.0对所设计变幅器进行模态分析与谐响应分析．设计加工了不同模数齿轮的纵向振动变幅器,基于C6140车床搭建了齿轮超声加工纵向振动系统的激光测振仪测试系统,进行谐振实验．变幅器的谐振频率和振幅经理论求解、有限元分析、实验测试对比,各自的最大求解偏差都小于5%,可以满足工程应用需要.研究表明：可应用力、位移耦合非谐振设计方法,完成中小模数齿轮变幅器的纵向振动系统设计,对齿轮超声振动系统设计具有理论指导和工程应用价值．     

爆破振动作用下砌体房屋结构动态响应与损伤分析

以实心砌体房屋为研究对象,建立了四层砌体房屋仿真模型,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA通过模态分析获取其固有频率及振型,根据模态分析结果设计非一致爆破地震波激励加载模型,分析砌体房屋在爆破振动作用下动态响应和变形特点。计算结果表明:结构响应随地震波振速幅值增大而增大,随主频的增大而减小;爆破地震波作用下底层门窗角落易形成集中应力而产生水平裂缝,但砌体产生破坏时其最大层间位移均未达到砌体结构设计规范控制值和各类文献建议值,说明结构是由于受拉导致的脆性破坏。由此可见,采用延性、层间位移角等地震工程常用的结构损伤评估指标来评价爆破地震对建筑物的破坏是不准确的。     

圆盘型非接触超声波马达定子的振动模拟与测试

介绍一种圆盘型非接触超声波马达的结构。利用有限元法计算了超声波马达定子在不同振动模态下的固有频率,并用激光测振仪对定子进行了测试,结果两者吻合较好。由于振幅和非接触马达的声辐射压力密切相关,因此通过谐响应分析计算了定子的振幅与定子驱动电压的关系,从而为马达的实验研究提供了理论依据。在最优模态B21下进行转子转速测试,测得最高转速为1600rpm。     

时速400 km/h铁路常用跨度预应力混凝土简支梁竖向基频限值研究

建立有限元模型,计算常用跨度预应力混凝土简支箱梁的竖向基频,以设计荷载对桥梁的动力效应不小于运营列车对桥梁的动力效应为准则,确定梁体容许动力系数;基于移动荷载模型,得到常用跨度简支箱梁在列车作用下的动力系数;在综合分析桥梁动力响应与列车类型、运营速度、桥梁竖向基频关系的基础上,提出了时速400 km/h常用跨度预应力混凝土简支箱梁的竖向基频限值。研究表明:通过调整车长与桥梁跨度之比可避开基阶振型的共振,有利于行车安全;在车长25 m左右的列车作用下,跨度24 m、32 m和40 m的预应力混凝土简支箱梁竖向自振基频限值取125/L、155/L和90/L时,可以有效地降低梁体动力响应。     

Laser vibrometer based on optical-feedback-induced frequency modulation of a single-mode laser diode

We describe a sensitive and inexpensive vibrometer based on optical feedback by diffuse scattering to a single-mode diode laser. Fluctuations in the diode laser's operating frequency that are due to scattered light from a vibrating surface are used to detect the amplitude and frequency of surface vibrations. An additional physical vibration of the laser provides an absolute amplitude calibration. The fundamental bandwidth is determined by the laser response time of roughly 10(-9)s. A noise floor of 0.23 nm/Hz(1/2) at 30 kHz with 5 × 10(-5) of the incident light returning is demonstrated. This instrument provides an inexpensive and sensitive method of noncontact measurement in solid materials with low or uneven reflectivity. It can be used as a vibration or velocity sensor.     

定点锤击及现场列车作用下浮筑隔振效果对比试验及预测方法研究

通过现场及线下试验，测试了整体浮筑隔振措施在实际列车激励与定点锤击激励下的振动响应，分析了2种荷载激励下隔振效果的差异，并对定点锤击激励的有效性和准确性进行评价。结果表明:列车及定点锤击荷载激励下，浮筑隔振可显著减小振动加速度响应；两种荷载激励下，浮筑隔振体系的特征峰值和各频段能量分布走势相近。锤击激励下的计权Z振级隔振量略低于列车激励，其隔振效果偏于保守，可见，针对浮筑隔振系统的效果评价，实际列车激励方式要优于定点锤击激励方式。结合理论及试验分析，提出针对受振体柔性支撑浮筑隔振体系的隔振效果预测方法，可为类似隔振措施的评估和比选提供参考。     

Multipoint laser Doppler vibrometry with single detector: principles, implementations, and signal analyses

A 20-point laser Doppler vibrometer with single photodetector is presented for noncontact dynamic measurement. A 5×4 beam array with various frequency shifts is generated by a 1.55 μm distributed feedback laser and four acousto-optic devices, and illuminating different points on vibrating objects. The reflected beams are coupled into a single-mode fiber by a pigtailed collimator and interfere with a reference beam. The signal output from a high-speed photodetector is amplified and then digitized by a high-speed analog-to-digital converter with a sampling rate of 1 gigasample per second (1 GS/s). Several methods are introduced to avoid the cross talk among different frequencies and extract the vibration information of 20 points from a one-dimensional signal. Two signal processing algorithms based on Fourier transform and windowed Fourier transform are illustrated to extract the vibration signals at different points. The experimental results are compared with that from a commercial single-point laser vibrometer. The results show simultaneous vibration measurement can be realized on multiple points using a single laser source and a single photodetector.