随机振动高斯分布与非高斯分布激振对电脑一体机商品运输包装影响的研究

目的:对比高斯分布激振和增加峭度的非高斯分布激振对样品的FDS响应、加速度响应和商品损伤程度的影响,了解其对电脑一体机包装单元商品的影响,为随机振动测试方法提供参考依据,为产品运输包装设计提供参数,为非高斯分布激振器应用于随机振动设备提供实践经验和数据积累.结果 显示:高斯随机振动激振作用在包装上的FDS疲劳损伤峰值大...     

随机振动高斯分布与非高斯分布激振对瓶装水商品运输包装影响的研究

目的:比对高斯分布激振和增加峭度的非高斯分布激振对样品的FDS响应、加速度响应和商品损伤程度的影响,了解其对瓶装水商品包裹的影响,为随机振动测试方法提供参考依据,推动新的随机振动测试方法应用。结果显示:非高斯随机振动较高斯随机振动的疲劳损伤FDS大约增长一倍、激振对单元货物顶部样品造成的加速度响应更明显、损坏程度更严重。本课题是基于峭度为5的非高斯振动试验,与高斯随机振动具有一定的对比意义。但多种峭度的非高斯随机振动对单元货物的影响,有待进一步研究。     

铁路非高斯随机振动的数字模拟与包装件响应分析

目的研究铁路振动环境的非高斯特性,并分析包装件在非高斯随机振动环境条件下的响应情况。方法结合离散傅里叶变换与EARPG(1)模型,模拟了铁路随机振动信号。根据采集的数据的PSD曲线计算幅值,利用EARPG(1)模型生成了具有尖峰特征的模拟信号,计算了相位并进行了相位整体平移,根据幅值和相位,合成了所需的非高斯随机振动信号。将包装件简化为单自由度系统,分析了包装件在非高斯振动条件下的响应情况。结果铁路随机振动的峭度大于3,偏斜度为0,属于对称超高斯随机振动,提出的模型可准确模拟出铁路振动的非高斯特性,峭度和偏斜度的误差均小于3%,包装系统的固有频率、阻尼比、激励峭度对系统的响应的峭度、均方根均有较大的影响。结论通过合理地选择包装系统的固有频率和阻尼比,可有效减小系统的响应峭度和均方根,提高包装系统的可靠性。     

包装运输试验中非平稳随机振动表征和模拟方法

目的研究量化表征非平稳随机振动的方法,模拟包装物实际运输振动环境中的非平稳和非高斯特征。方法通过引入“运行测试”非参数统计检验方法,对均方根值时变非平稳过程进行量化表征,利用贝塔分布随机数的幅值调制方法模拟生成非平稳非高斯随机过程。结果通过数值验证贝塔分布方法,能够基于目标峭度和功率谱密度函数等约束条件灵活生成具有不同平稳程度的非平稳非高斯随机过程。结论该方法可以对非平稳特征进行定量表征,并可用于真实模拟包装件的运输振动环境,避免“欠试验”和“过试验”问题的发生。     

多轴平稳非高斯随机振动试验控制方法

多轴向平稳非高斯随机振动控制试验能够对指定响应信号的时、频域特征进行同时控制。提出了一种快速生成具有指定功率谱密度、斜度和峭度的平稳非高斯随机振动信号的方法。通过频率采样方法将目标功率谱密度设计成滤波器,利用非线性变换方法获取非高斯随机信号,再将此信号经过设计的滤波器以获得满足要求的非高斯随机信号。该方法简单、快速并克服了传统非线性变换方法的缺点。进一步将此方法应用于三轴向平稳非高斯随机振动试验中,给出了三轴向非高斯随机振动控制的闭环均衡步骤,此方法能够同时对信号的功率谱自谱、相干系数、相位差以及斜度和峭度进行解耦控制。进行了三轴向平稳非高斯随机振动控制试验,三个方向上加速度信号的功率谱密度、斜度和峭度控制效果均令人满意,满足工程应用要求。     

非高斯随机振动下包装件时变振动可靠性分析

包装件在流通过程中经常受到非高斯随机振动激励的作用,提出了一种包装件在非高斯随机振动激励条件下的时变可靠性的分析方法。结合多项式混沌扩展和Karhunen-Loeve扩展,提出了基于功率谱(或自相关函数)、均值、方差、偏斜度和峭度信息的非高斯随机振动激励的模拟方法;为减小数值分析量,应用拟蒙特卡洛法,在随机变量空间中合理控制变量的分布模拟非高斯随机振动激励,通过四阶龙格库塔法分析,用较少的随机振动模拟样本准确得到了包装件加速度响应的前四阶矩和自相关函数。基于响应的统计信息,应用该研究提出的多项式混沌扩展、Karhunen-Loeve扩展和拟蒙特卡洛分析,获得包装件加速度响应样本,计算包装件的时变可靠性,用原始蒙特卡洛法验证了计算的准确性;该方法在包装件的可靠性分析、包装系统优化等方面具有重要意义。     

一种非高斯随机振动过程数值模拟方法

目的 考虑真实随机振动的非高斯特性,提出一种根据已知信息生成与其相符的非高斯随机振动过程的数值模拟方法。方法 基于均值、方差、偏斜度、峭度及功率谱密度函数（或自相关函数）等约束条件,对非高斯随机振动进行模拟。根据功率谱获取非高斯过程的自相关矩阵;通过Hermite多项式的正交性质和多项式混沌展开方法推导出的公式,构造满足标准正态分布随机过程的协方差矩阵,并对其进行谱分解和主成分分析;最后,利用Karhunen-Loeve展开和多项式混沌展开来表示所模拟的非高斯振动过程。结果 随着采样点个数的增加,实测数据与模拟数据之间的误差越来越小,该方法具有较好的模拟精度。结论 应用多项式混沌展开、Karhunen-Loeve展开以及蒙特卡洛等方法,可生成非高斯随机振动过程,并得到准确有效的各项统计参数模拟值。     

包装件在非高斯随机载荷下响应特征分析方法研究EI北大核心CSCD

在运输过程中,包装件经常受到非高斯随机振动的作用,在进行包装系统优化时,经常需要重复确定包装件加速度响应的统计特征和振动可靠性,该研究提出一种高效准确确定非高斯随机振动条件下非线性包装件加速度响应统计特征的分析方法。采用非高斯Karhunen-Loeve展开将非高斯随机振动表示为非高斯随机变量的线性组合,用一阶泰勒展开估计包装件加速度响应,确定加速度响应的统计矩参数,根据包装件加速度响应的前四阶矩参数,应用鞍点估计法确定包装件加速度响应的概率密度函数(probability density function, PDF)和累积分布函数(cumulative distribution function, CDF)。由于采用随机变量的线性组合模拟非高斯随机振动激励,避免了随机变量非线性变换,采用一阶泰勒展开估计包装件加速度响应具有良好的准确性,鞍点估计法分析包装件加速度响应的PDF和CDF,避免了大量蒙特卡洛或拟蒙特卡洛分析,提高了分析效率。     

运输包装加速随机振动试验研究综述

加速随机振动试验是目前物流过程中运输包装损伤和安全性评价的重要技术手段,通过提高振动等级压缩测试时间,省时高效,减少运输包装系统优化设计周期,包括四部分：实际物流车辆振动信号的采集与分析、实验室信号模拟与再现、运输包装振动疲劳损伤与寿命评估、加速随机振动试验理论与方法。从以上四方面进行综述,总结了实际车辆振动信号统计特征和影响因素、信号模拟方法及特点,阐述了振动疲劳理论与运输包装损伤研究进展,分析了目前加速随机振动试验研究现状和不足,讨论了目前该研究领域尚未解决的问题,指出了进一步的研究方向。     

一种新的非高斯随机振动数值模拟方法

在振动工程领域,采用蒙特卡洛仿真方法求解复杂随机动力学问题时需要精确模拟各种随机振动激励信号。当随机振动激励具有显著的非高斯特征时,用传统的高斯振动去近似将产生较大的分析误差,需要研究精确的非高斯振动数值模拟技术。现有各种非高斯随机模拟方法一般只能模拟具有高峰值特征的随机振动,即超高斯随机振动,并且算法复杂不够直观,需要进行多次反复迭代,模拟精度和效率都有待提高。本文提出了一种新的基于幅值调制和相位重构的非高斯随机振动数值模拟方法,算法简洁直观,并充分利用快速傅里叶变换算法提高模拟效率,不仅可以模拟具有指定统计特性和频谱特性的超高斯随机振动,还能模拟亚高斯随机振动,具有广泛的适应性。数值仿真实验验证了该方法的有效性和精确性。     

运输包装系统随机振动频域分析

为了研究包装件在实际流通环境振动特性下的振动规律,以车辆、包装件构成的六自由度运输包装系统为基础,构建了在以白噪声为输入的路面不平激励下的振动模型,建立了路面不平激励的数学模型、运输车辆以及包装件的动力学模型。借助Matlab/Simulink仿真技术,对运输包装系统随机振动进行了频域分析,得到了内装产品及易损零件随机振动加速度响应的幅值频谱和功率谱密度。仿真结果表明了随机振动强弱程度与频率的关系,全面反映了随机振动规律,为缓冲包装设计提供了理论依据。     

吊灯灯罩缓冲衬垫的随机振动仿真分析及实验验证

目的研究吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫在随机振动激励下结构设计的合理性,及其对产品的保护性能。方法利用Ansys软件对吊灯灯罩纤维模塑缓冲衬垫包装件进行模态分析,获取包装件的固有频率和振型,将路面随机振动激励谱作用于纤维模塑缓冲衬垫包装件进行仿真分析,得到包装件的应力、应变云图和加速度功率谱密度响应曲线等,以此分析其结构设计的合理性以及对产品的保护性能,并进行实验验证。结果灯罩所受应力值远小于灯罩材料所能承受的最大屈服应力值(75 MPa),吊灯灯罩保存完好;有限元分析得到的结果与实测结果一致。结论纤维模塑缓冲垫结构设计合理,强度可满足保护产品的要求;利用有限元仿真分析解决纤维模塑缓冲包装制品的随机振动问题是可靠的,适用于动态环境下同类缓冲制品性能的研究,为缓冲包装产品性能预测、结构设计及优化提供有效分析手段。     

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。     

某军用包装箱动力学仿真与试验研究

目的以某新型军用导弹包装箱为研究对象,对其动力学特性进行研究。方法建立包装箱整体结构模型,利用有限元法对其固有特性进行分析。考虑弹体在运输过程中受到随机激励的影响,对组合轮式车辆振动环境试验载荷下包装箱的减振效果进行研究。通过试验测试,验证仿真分析结果的合理性。结果箱体的前6阶固有频率分布在53～81 Hz范围内;在组合轮式车辆振动环境下,箱体结构各方向所受的最大应力分别为192.4,118.4,260.1 MPa;弹体支撑以及橡胶垫上的应力和位移水平很小。结论在随机载荷作用下,包装箱结构具有良好的减振效果;结构所受最大应力小于材料的屈服极限。此外,有限元分析结果合理可靠,包装箱结构满足设计要求。     

Numerical and experimental studies of linear systems subjected to non-Gaussian random excitations

This paper presents a numerical simulation scheme for generating symmetric non-Gaussian random processes governed by prescribed kurtosis and spectral density. The generated process is represented as a continuous stationary random signal with occasional spikes superimposed on a Gaussian random background. The generated time history data records are used to simulate random excitations acting on linear single-degree-of-freedom systems. The results of the numerical simulation are compared with those measured experimentally. For a wide-band random excitation with kurtosis close to 3, the response kurtosis is found to be very sensitive to small changes in the excitation kurtosis. This is manifested by the appearance of significant spikes in the time history records when the excitation records do not display any significant spikes. The influence of the system damping is also examined for narrow-band and wide-band random excitations, and some differences are reported in the results.