基于主成分分析的运行工况车轮轮心载荷识别方法研究

针对直接获取车轮轮心六分力难度大的问题,对运行工况下车轮轮心六分力的识别试验方法进行研究。采用主成分分析技术将具有偏相关特性的路噪激励源由耦合的多参考问题分解为独立的单参考问题。结合基于奇异值分解的传递函数逆矩阵方法与自由度转换技术,对车速为匀速60 km/h工况下轮胎轮心六分力进行识别。所采用方法解决了在路噪CAE分析中获取载荷边界条件困难的问题;同时,该方法也可用于开发车型路噪激励源的对标分析和目标值设定,并可在解决路噪问题时作为激励源分析优化的依据。     

现场测量表征激励源的部件传递路径分析方法研究

在经典的传递路径分析（Transfer Path Analysis,TPA）方法中,由于激励源内部激励力通常难以测量,而通过被动部件连接界面的接触力求解,但测量传递函数时需要移除激励源解耦,工作效率大大降低。为了解决这一问题,研究了一种部件TPA方法,在不移除激励源的情况下现场测量传递函数,利用一种表征激励源固有特性的约束力求解。以一套模拟发动机结构噪声传递路径的试验台架为研究对象进行TPA试验.结果表明,部件TPA对目标点总响应的预测值与实测值相比基本吻合,但对各传递路径的具体贡献量分析与经典TPA相比稍有差异。另外,通过现场测量获得的约束力能够表征激励源的固有特性,当被动部件结构改变时可以对新的目标点做出响应预测。     

舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法研究

为了有效地控制舰船瞬态噪声,主要从两个方面考虑:激励源和声传播,降低激励源能量,隔绝或减小振动、噪声和激励力的传递途径,而激励源传递路径识别的目的就是评判激励源振动能量传递的主次,进而为减隔振方案的实施提供依据。由于舰船瞬态噪声产生的方式和途径多种多样,加之机械噪声的干扰,致使瞬态噪声激励源及传递路径的判别难度较大,为此,通过开展线谱提取技术、主分量分解和短时相关函数等算法的研究,结合振动-声传递路径的物理模型,从信息相似程度的角度,形成舰船瞬态噪声激励源传递路径识别方法,通过仿真研究给出方法的理论可行性,并以实船为试验平台,开展复杂结构的瞬态激励源传递路径识别试验研究,利用建立的瞬态噪声激励源识别方法,构建激励源振动至辐射声的物理模型,采用从外往内逐层分解的分析方式,准确获取了瞬态激励源振动至辐射声的主要传递路径,验证了该方法的工程有效性和实用性。     

时域工况传递路径分析方法

针对非稳态工况振动噪声的传递路径分析需求,将频域工况传递路径分析方法推广到时域,利用指示点和目标点的时域工况数据实现路径分解,提出了时域工况传递路径分析方法。利用时域传递率函数建立了目标点与指示点时域工况数据的卷积关系,并将其离散化后以矩阵方程的形式表示,然后采用Tikhonov正则化求解,即可利用不同工况下目标点和指示点的时域响应数据计算出时域传递率函数,能进行振动噪声的分解和预测。通过九自由度集中质量块模型仿真与简易车身骨架模型试验进行检验,结果表明所提出的方法具有较好的精度,可以准确地进行时域传递路径分析,并能准确预测目标点在非稳态工况下的响应。     

运行工况传递路径分析识别车内声源

传递路径分析是分析车辆噪声的重要手段,运行工况传递路径分析是对传统传递路径分析方法的改进。首先建立车内噪声的运行传递路径分析模型,介绍传递矩阵的求解算法。针对某乘用车车内噪声问题,进行运行工况下传递路径分析,获得各个声源对车内噪声的贡献率,为制定合理的车内降噪方案提供重要支持。     

基于响应传递率的非白随机激励仅输出结构模态参数辨识

在对工作状态的航天器等结构进行仅输出模态参数辨识时,激励非白造成了无法剔除谐波引起的虚假模态。为解决此问题,该研究对最新的基于结构响应传递率的模态参数辨识方法进行了改进,提出了一种改进的基于多参考点响应传递率的仅输出模态参数辨识方法。首先,推导了多参考点的结构响应传递率表达式,建立了其左矩阵分式多项式的参数化模型,进而给出了辨识问题的最小二乘估计,利用正则方程Jacobi矩阵的分块性质对最小二乘问题矩阵形式完成了缩减,降低了计算量;然后,通过高维伴随矩阵方法解决了矩阵多项式的特征值求解问题,即多参考多输出的模态参数求解问题,以及通过矩阵伪逆解决了现有方法中载荷工况数与响应点数和参考点数的约束问题;最后,通过两个数值算例对所提方法进行了验证,辨识结果表明:辨识方法能够很好的辨识出结构的模态频率、阻尼比和模态振型,且能够很好的避免激励中含有的谐波分量对辨识结果造成的影响,解决了传统仅输出模态参数辨识中激励非白对辨识结果造成的影响问题。     

工况传递路径分析用于辨识车内噪声源

为了在不拆除耦合部件情况下,实现车内噪声辐射源和振动激励源快速辨识,应用工况传递路径分析方法建立车内噪声传递多输入、单输出模型。进行偏奇异值分析辨识出车内噪声主要辐射源和振动激励源,计算各条传递路径对车内噪声贡献量,并且将目标点合成噪声与实测噪声进行对比。在定置怠速工况下通过拆除某路径后预测噪声与实测噪声对比,验证模型正确性。该方法不限具体车型,可以广泛地应用于车内噪声传递路径分析。     

基于加权正则化的火箭发动机振动传递路径分析

为了给火箭发动机振动控制提供依据,需要对受到多源激励的发动机进行振动传递路径分析,其主要包括载荷识别和贡献量分析两个环节。为了准确识别发动机多源激励载荷并提供可靠的振动贡献量分析结果,提出一种基于加权正则化的改进传递路径分析技术。首先,推导出了载荷识别相对误差上界,并利用加权矩阵和贝叶斯理论提高载荷识别精度,并基于此提出改进的传递路径分析理论。然后,进行某发动机地面振动试验。最后,根据所提的加权正则化载荷识别理论和参考点响应数据识别了多源激励,并计算分析了不同振源在目标点的振动贡献量。分析结果表明,相较于传统传递路径分析技术,所提方法能更准确地识别多源激励,提供更可靠的振动贡献量分析结果。     

采用基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析

传递路径分析法是一种分析噪声源贡献大小的有效方法,工况传递路径分析法不需要测量力,只需测量响应就可在机组运行状态下在线完成源贡献量测量与分析。但是串扰对测量精度影响很大,因此提出基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析,在振源附近布置传感器,将测量得到的传感器信号进行频域组合;组合系数通过分步运转,测试振动噪声数据并建立方程,以其它振源振动引起某振源附近传感器的组合信号为0求解方程获得;将线性组合的传感器信号作为参考源信号参与工况传递路径分析,从而消除或减小串扰,准确获得各源的贡献。通过一个两声源的仿真和两个振源的平板试验,演示了分析方法,准确分析了各源贡献,表明采用传感器组合法消除串扰后可以提高激励源的辨识精度,并对传感器个数的影响进行了讨论。     

基于阶次和传递路径分析的电驱动总成对车内噪声影响

为了探究电驱动总成对车内噪声的影响,对某纯电动汽车进行急加速工况下的试验研究。基于阶次分析确定车内噪声与电驱动总成振动噪声之间的关联,并识别电驱动总成对车内噪声影响较大的激励;基于奇异值分解改进的工况传递路径分析（Operational Transfer Path Analysis,OTPA)方法,分析对车内噪声影响最大的激励通过结构路径和空气路径对车内噪声的贡献情况。结果表明由空间0阶径向电磁力引起的频率24阶激励和48阶激励对车内噪声影响较大,其中24阶激励影响最大。在低转速区间,24阶振动激励和24阶声学激励通过结构路径对车内噪声贡献和通过空气路径基本一致;在中高转速区间,24阶声学激励通过空气路径对车内噪声贡献较大;在高转速区间,24阶振动激励通过后悬置Z方向结构路径对车内噪声贡献较大。研究结果从激励源和传递路径两个方面为降低纯电动汽车车内噪声指明方向。     

Application of frequency domain analysis in the testing of packages

The sine sweep is a standard method of excitation used experimentally to evaluate the transmissibility characteristics of a package/product. This paper critically analyses this method, points out potential sources of error and shows the advantages of frequency domain analysis. The measurement of transmissibility of packages/products as the frequency response function (FRF) from auto- and cross-spectra is demonstrated. Two ways of broadband excitation are investigated, namely white noise and impulse excitation.     

桁架结构疲劳监测的应变响应估计方法研究

传感节点数据的高效利用是结构健康监测领域的热点研究问题。由于高维护成本和恶劣服役条件,结构疲劳监测系统往往测点有限,难以覆盖易损区域。该文针对两种应变响应估计方法:增广卡尔曼滤波方法和应变传递率矩阵方法进行研究探讨,并通过典型桁架结构的数值案例和模型实验分析两种方法的影响因素和疲劳监测的适用性。结果表明:两种方法无需已知荷载信息或进行物理参数识别,能够在仅有某一子结构可测,以及一定测量噪声和建模误差干扰的条件下有效估计低频带的强迫振动响应。其中,应变传递率矩阵方法可在结构阻尼和质量未建模的情况下,利用简单的模型先验信息精确估计应变响应,该方法计算简便,因而更加适合现场的疲劳在线监测。     

缓冲材料振动传递特性测试系统数据处理

目的 研究缓冲材料振动传递率曲线的实现方法。方法 讨论了时域和频域分析方法的原理、 算法和具体实现过程; 在频域分析过程中, 采用加窗函数减少能量泄漏, 采用韦尔奇方法改进功率谱估计的方差特性; 采用振动台、 振动控制仪、 A/D转换板、 加速度传感器等硬件, 以正弦扫频方式对由质量块和缓冲材料组成的包装系统进行激励, 通过对采集到的激励信号和响应信号的分析处理, 得出缓冲材料时域和频域分析方法的振动传递率。结果 基于数据分析处理和振动传递特性测试实验的原理, 利用软件LabVIEW编制程序, 实现了缓冲材料振动传递特性测试系统的开发和振动传递率曲线的2种绘制方法, 2种方法得到的曲线比较接近。结论 该测试系统操作简单, 人机界面友好, 为缓冲包装材料的优化防振设计提供了强有力的工具。     

受路面随机激励作用车室低频耦合轰鸣声分析

为分析车室受路面随机激励作用产生的低频轰鸣声,采用白噪声过滤方法模拟路面随机激励,建立路面随机激励时域模型,根据拉格朗日原理建立整车七自由度振动动力学模型,利用Matlab建立受路面随机激励作用引起的悬架激励力仿真模型,并通过快速傅里叶变换得到悬架激励力幅频谱。利用Hypermesh建立车身结构有限元模型和空腔声场有限元模型,分别利用Nastran、Virtual.Lab计算车身结构模态和空腔声场模态,并采用模态叠加法计算声固耦合系统模态,最后施加悬架激励力载荷进行基于模态的耦合声学响应分析。分析结果表明:在频率20 Hz~50 Hz范围内,路面随机激励对车室低频耦合轰鸣声的贡献较大,以结构变形为主的耦合系统模态,受路面随机激励作用极易使车室空腔出现低频耦合轰鸣声。     

移动谐振荷载作用下浮置板轨道的动力响应

在移动谐振荷载作用下,依据周期结构响应的性质,将无限长浮置板轨道响应的问题求解转化到在一块浮置板长度范围内进行,并通过浮置板的位移影响矩阵在频域内实现了钢轨和不连续浮置板的耦合,求得了该范围内钢轨的动力响应,进而以此为基础求得了轨道结构上任意一点的动力响应。结果表明:移动谐振荷载作用下,在移动荷载自身激振频率附近,浮置板轨道位移响应频谱达到峰值;随着移动谐振荷载速度的增大,在频谱上,荷载自身激振频率附近很窄的频段位移响应会有所下降,而在其他大部分频段位移响应会有显著增加;当谐振荷载激振频率与浮置板轨道的固有频率一致时,发生共振现象,在频谱上位移响应的峰值远远大于其他激振频率时响应的峰值;浮置板轨道在移动荷载作用下,存在由荷载周期通过不连续浮置板和扣件而引发的参数激励;当移动谐振荷载激振频率接近有限长浮置板形成驻波的频率时,轨道结构也会产生较大的位移响应。     

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。     

蜂窝纸板振动传递特性测试分析

实验研究了4种不同厚度的蜂窝纸板的推动传递特性，得到推动传递率曲线、峰值频率、推动传递率和阻尼比，为蜂窝纸板在缓冲包装中的推广应用提供了基本数据。     

基于分布源边界点法的近场声全息实验研究

采用基于分布源边界点法的近场声全息技术对运转状态下的罗茨真空泵进行了噪声源识别和定位研究。实验采用13个声压传感器组成的传声器阵列和1个参考传声器测量全息面上的复声压信息，进而通过基于分布源边界点法的近场声全息技术和Tikhonov正则化方法重建获得声源的表面法向振速。重建结果表明：在测量信号中存在的2个低频噪声是支架在真空泵振动的激励作用下产生共振所致，而非真空泵本身所固有的噪声；而1533．2～1699．2Hz的宽带噪声则是真空泵端盖表面振动所产生，是真空泵所固有的噪声。同时，重建结果给出了各频率处噪声源的具体位置，为有效地进行真空泵的噪声控制提供了依据。     

转速与负载对减速器振动噪声的影响研究

以单级圆柱齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度及误差激励的影响建立了传动系统动力学模型。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法对减速器振动噪声辐射进行了分析,得到了齿轮箱节点动响应时域历程及声场场点噪声谱,论述了激励中各谐波成分对齿轮箱振动噪声辐射的影响。对多工况下齿轮箱振动噪声辐射进行了计算,就转速及负载对减速器振动噪声的影响做出了分析,得到了系统动载荷随转速的变化规律,噪声辐射随负载变化规律以及齿轮箱共振频带分布,为减速器的减振降噪设计提供了理论基础。     

发动机边盖辐射噪声仿真预测及实验

采取仿真预测与实验测量相结合的方法对某款发动机左边盖结构噪声进行分析。用LMS Test.lab测得发动机左边盖振动加速度信号,以此作为激励,导入到Hypermesh中对左边盖进行有限元分析。提取表面振动速度频谱,作为发动机边盖噪声辐射边界条件,运用LMS Virtual. lab对其进行声学仿真,并对噪声辐射仿真结果进行分析。再通过B&K 3560 D型数据前端对左边盖噪声进行测量,用波束成形法对测量结果进行分析,与仿真结果进行对比验证,两者声功率曲线吻合。对左边盖结构进行改进,再对改进后的左边盖进行噪声测量,整体噪声级呈下降趋势,改进效果显著。对边盖结构噪声预测以及整个发动机的降噪有一定参考作用。