基于北斗多星定位的测波浮标现场检测技术研究

介绍一种基于北斗卫星高程定位和高精度载波相位差分技术的波浪测量装置。通过我国具有自主知识产权的北斗卫星定位系统平台,结合高精度载波相位差分技术,获取卫星天线的垂直运动轨迹和水平运动方向数据,研究海上波浪参数的测量计算方法。文章介绍了波浪测量装置的基本硬件组成、数据获取原理、软件终端功能、数据处理方法和精度指标验证方法及结果等,最终结合波浪模拟装置试验,对卫星数量、HDOP(水平精度因子)、分析时间等影响量开展了试验求证,初步确定了波浪测量装置的波高、波周期、波向测量精度,并为进一步实现近岸波浪浮标的现场比对进行了可行性论证。     

基于力电耦合模拟的压电悬臂板波激振动获能研究

采用数值模拟的方法,研究了压电悬臂板在线性深水波激发下的振动获能机理。首先运用数值波浪水槽计算出了三维压电悬臂板所受的波浪时程荷载,然后采用力电耦合模拟的方法,研究了板的振动规律和不同粘贴位置压电材料的输出电压,该力电耦合模拟方法考虑了压电材料的贴合和压电材料的压电效应对压电悬臂板振动的影响。通过对不同物理参数下压电悬臂板振动获能机制的计算分析,得出了对板振动和获能的关键影响因素以及提高获能效率的通用方法,揭示了波浪运动与振动获能的关系。     

基于数值试验的波浪载荷激励船舶振动响应研究

即使未发生砰击振动和显著非线性波激振动,船体由较低频波浪诱导产生的振动响应中依然存在高频振动分量且高频振动衰减缓慢。从单自由度系统简谐激励振动理论入手,指出响应解析解中常被忽略的伴随自由振动项是导致高频振动的一个因素,在系统阻尼较小、自振频率较低时瞬态响应成分短时间内难以衰减,推导了位移、速度、加速度和内力响应中高频成分的占比规律。分析了波浪载荷作用于船体时"时变、场变"的性质,及船舶小阻尼系统的特点,认为伴随自由振动在波浪载荷激励振动响应预报领域中有重要地位,对比时域法和频域法在理论基础上的差异,发现了时域法在处理该问题时的优越性。通过对双体船进行数值仿真,结合海浪资料对该船16个航行工况的振动响应进行预报,结果表明各振动响应中均存在稳态高频分量且占比较高,得出了高频分量与频率比关系的规律性结论,为时域中波激振动的进一步研究提供了思路。     

颗粒阻尼吸振器对轧机辊系减振特性的研究

轧机在高速轧制过程中经常会发生垂直振动现象，这种振动行为会影响轧制过程的稳定性以及复合板表面质量和结合强度，不利于轧制生产高效连续进行。为了抑制轧机辊系在轧制过程中产生的垂直振动，该研究设计了一种多自由度颗粒阻尼吸振器。建立了安装吸振器的轧机上工作辊垂直非线性参激振动模型。运用多尺度法求解了系统的幅频特性方程，仿真分析了振动系统的奇异特性、时域特性、频谱特性以及幅频特性。对静定轧机上工作辊进行了垂直振动控制试验，对比发现理论分析与试验结果基本吻合，证明所建立的四自由度振动模型的可靠性。结果表明，颗粒阻尼吸振器能够有效地抑制轧机辊系的垂直振动并满足设计要求。     

钢轨波浪磨耗产生和发展机理及其控制

通过研究轨道系统不连续支承钢轨柔度的变化及轮轨系统动柔度关系,提出了＂轮轨柔度差变＂机理,该机理能有效地描述钢轨波浪磨耗产生和发展的原因,通过轨道动柔度理论计算和实验验证及运营条件下实际钢轨波浪磨耗现象的比较,得出一致的结论,从而充分证明了轮轨柔度差变和钢轨不连续支承及轨道支承刚度变化是钢轨波浪磨耗形成的主要原因之一,根据本文提出的钢轨波浪磨耗产生和发展机理,降低轮轨柔度差变及控制钢轨振动能够有效抑制钢轨波浪磨耗的形成与发展。通过在线对采用低刚度谐振动力阻尼隔振扣件的线路与原有普通线路上采用刚度较高扣件的轨道线路上钢轨粗糙度在不同时间间隔进行的测试比较,结果表明,在普通线路上采用刚度较高扣件的轨道线路上钢轨的粗糙度较高,而在安装低刚度谐振动力阻尼隔振扣件的线路上钢轨粗糙度反而有所下降,同时其钢轨本身在垂直方向及横向振动水平也有所下降。     

波浪浮标数据处理算法研究

利用数学中的多项式拟合算法,消除了数据处理过程中简单积分产生趋势项而对海浪参数估计带来的间接误差,提高了海态参数反演精度。实例仿真和实际数据测量结果表明,运用此方法处理波浪浮标数据时可以得到更加精准的海浪波高、周期等参数。     

波浪地震耦合作用下悬浮隧道动力响应分析

为了分析波浪地震耦合作用下悬浮隧道的动力响应,通过Stokes波浪理论和三角级数法计算了波浪荷载和地震荷载,基于D’Alembert原理建立了波浪地震耦合作用下悬浮隧道的管体-锚索模型。结合悬浮隧道待建工程对荷载参数和系统响应进行分析,结果表明:波浪地震耦合作用下悬浮隧道管体-锚索模型与锚索振动模型具有较好的一致性,但后者无法考虑系统的参数振动;地震的方向对悬浮隧道系统的响应具有显著影响,相同地震峰值加速度下水平地震作用所产生系统的响应要大于竖向地震作用,且锚索的响应大于管体;地震的峰值加速度与系统响应之间具有一定的函数关系,随地震荷载峰值加速度的增加系统的最大位移响应约呈线性增加趋势;在地震荷载的基础上考虑波浪荷载后系统的响应有所增大。随波浪波高和波长增加系统响应约呈线性增大,且较小波浪的周期(小于10 s)易引发系统的共振。     

独桩平台波浪反应的调谐质量阻尼器控制研究

本文采用调谐质量阻尼器（TMD）铎独平台的波浪反应进行控制,不仅对受控结构的波浪反应进行了随机振动分析,而且还通过一算例讨论了TMD的参数对控制效果的影响,计算结果表明,适当选择TMD的参数的确可以有效地控制独桩平台的波浪反应,因此TMD在简易平台的振动控制领域同样也有着良好的应用前景。     

有限幅波理论下小水线面双体船非线性波激振动研究

海浪是海洋环境中最为复杂的自然现象,其时空概率分布具有较大的随机性。随着船舶制造吨位、尺度的加大,以及船型的复杂化,船体总振动频率不断降低,以致与波浪激励力频率逐步靠近,进而带来了较为严重的波激振动问题。目前,主要从线性和非线性的角度对波激振动进行研究,已有的线性理论往往难以解释低频激励诱发的船舶高频波激振动现象。从引起波激振动激励的源头出发,指出有限幅波理论中含有高阶分量,在独立于船型情况下能有效地解释船舶在波浪中产生高阶振动的激励力来源;推导了受航速、航向、波高、波频等因素影响下的波浪激励力表达式,同时指出了评估波浪参数的决定方法。利用虚拟质量法完成了双体船流固耦合波激振动响应计算,对比了该船在不同波频参与激励下,船体振动响应的差异。结果表明:有限幅波中高阶成分可对船舶产生高频激励,微幅波理论在研究船舶高频振动方面具有一定的局限性。     

固定式导管架平台的H2振动控制技术研究

基于H2控制原理，研究了在无法获得海洋平台精确数学模型时仍能实施有效控制的振动控制技术。通过采用一滤波器来近似随机波浪力的设计方法，解决了将H2控制原理应用于海洋平台振动控制中非高斯白噪声的输入问题。此外，为了更清晰地描述海洋平台所具有的不确定性，在建立其数学模型时，将模拟随机波浪力的噪声与模型噪声分开表示。以一典型的固定式导管架平台为数值算例，研究了该控制方法对固定式导管架平台振动的控制效果，并对系统的不确定性进行了敏感性分析。仿真结果表明，该控制方法对固定式导管架平台在随机波浪荷载作用下出现超大振动的控制是有效的，并具有一定的鲁棒性能。     

流固耦合船体结构振动计算研究

本文基于水弹性理论，对船体结构的流固耦合振动问题进行了研究，计算分析了波浪中的船体结构振动的固有频率及响应，取得了一些有价值的结果，为实际的船舶设计提供了一定的参考依据。     

垂直微结构湍流剖面仪振动源及减振方法分析

垂直微结构湍流剖面仪（简称垂直剖面仪）是获取海水剪切流数据最有效的测量平台,对于海洋科学研究具有重要意义。简要介绍了垂直剖面仪的国内外发展现状,根据垂直剖面仪测量原理及海试结果,分析、总结了影响剖面仪测量精度的因素,重点讨论了剖面仪振动噪声的来源及降低其对剖面仪测量精度影响的方法。在综合分析剖面仪振动源的基础上,为减小剖面仪振动对测量精度的影响,提出了一种全新的传感器搭载方案,理论分析及计算流体力学仿真结果表明,本文提出的传感器搭载方案可有效降低剖面仪振动对测量精度的影响。     

被动全向浮标LOFIX定位精度仿真分析

在LOFIX定位原理的基础上,建立了被动全向浮标LOFIX定位数学模型,通过计算机仿真分析了浮标接收信号声强比、声纳作用距离以及浮标布放阵形对被动全向浮标LOFIX定位精度的影响,并结合实际应用对仿真结果进行分析验证后,得到反潜机在布放被动全向浮标时的最优布放间距,应该是在1～1．5倍浮标作用距离之间,如果决定采用被动全向浮标LOFIX定位,则应尽量避免将浮标布放成直线阵。这些结论将为反潜机执行搜潜作战任务时,合理的选择浮标的布放间隔和布放阵形提供理论依据。     

船舶波浪载荷与砰击载荷的大尺度模型水弹性试验研究

波浪诱导船体梁的水弹性振动及外飘砰击载荷是船舶设计建造中所重点关注的结构强度及载荷响应问题。现有的船舶波浪载荷水池模型试验存在尺度效应明显、波浪环境不真实、模型航行范围受限等缺点。为此,提出了实际海浪环境下船舶大尺度分段自航模型的波浪载荷及砰击载荷试验技术,并详细介绍了大尺度分段模型水弹性试验设计及数据分析方法。介绍了弹性模型龙骨梁的设计及船体湿模态测试分析方法,基于近海测试数据分析了实海况下船舶波浪载荷与水弹性振动的短期预报及响应统计值,研究了三维海况下艏部砰击诱导的瞬态冲击载荷及全船颤振响应特性。     

被动浮标阵搜潜中积累搜索概率研究

积累探测概率(CDP)是优化布放反潜浮标阵的重要指标,是分析被动浮标阵的搜潜概率的依据.本文针对被动浮标阵探测水下潜艇目标过程,建立了由多枚浮标构成的浮标阵探测潜艇的CDP计算公式,并针对不断改变航向的逃逸目标,仿真分析了其航向变化次数、浮标阵半径变化等因素对CDP的影响,为浮标阵优化布放提供了参考.     

波浪型斜拉索涡激振动实验研究

针对目前改变斜拉索表面形状来抑制斜拉索由风载荷引起的振动所遇到的问题,采用热线风速仪、激光位移器测量和烟线等实验方法,实验研究在Re=6 800~20 480区域内波浪型斜拉索涡致耦合振动及频率"锁定"现象,并引入直斜拉索作为对比。实验表明:在相同的质量比和阻尼比下,波浪型斜拉索λ/D=2和λ/D=6同直斜拉索同样容易被诱导振动,波浪型λ/D=2比波浪型λ/D=6的减震效果要好,和直斜拉索相比,波浪型λ/D=2的诱导振动时最大振幅减小10%,锁定区间变短,主要是由于随着表面凹凸变化倾斜度较大,波浪型斜拉索表面的展向二次涡强度得以增强,一旦诱导振动,将干扰斜拉索的涡旋激励,从而达到减震的目的。     

超高速电梯系统动态仿真分析

电梯的振动是影响舒适性的最主要因素,针对4.0 m/s 超高速电梯系统,以轿厢-轿架-导轨-钢丝绳耦合系统为研究对象,建立垂直系统振动动力学模型,结合机械系统动力学自动分析虚拟样机技术,通过建立钢丝绳动力学模型、添加导轨与导靴之间的接触力、水平振动激励及垂直振动激励,建立电梯整机虚拟样机模型,设定约束与驱动,进行动态特性仿真分析。仿真结果表明,电梯垂直振动加速度、水平振动加速度等性能指标满足要求,为超高速电梯的开发提供了设计依据。     

北约海军声呐浮标使用现状及发展趋势

介绍了北约海军当前常用声呐浮标及用于多基地探测的新型声呐浮标的型号、功能和性能,并对北约声呐浮标的发展趋势进行了总结和分析,为国内声呐浮标的研究和发展提供借鉴。     

汽车平顺性的建模分析及研究

 通过分析汽车振动源和人体对振动的反应，利用模拟技术，建立了十三自由度人-椅-车系统的动力学模型，运用随机振动理论给出了振动形态、传递函数、车轮的动载荷、座椅加速度等参量，并利用已有的汽车数据，对汽车行驶时的振动特性进行了模拟，得到了如下结论：发动机与轮胎刚度、减振器阻尼对后排座椅处的振动影响不大；后排座椅的垂直刚度增加很大时，对垂直方向振动影响比较大；后桥刚度、阻尼对后排座椅处的振动影响较大，后轮胎刚度增加，则振动加强；后桥刚度对汽车平顺性有一定影响，后桥的刚度减小，则后排座椅处垂直加速度相应减小，使用该模型可对汽车行驶平顺性进行预测或评估。     

预制楼板对垂直向爆破振动的放大作用

为研究楼板对爆破振动的响应,监测了地面和楼板的垂直向爆破振动速度.结果表明,在垂直方向上,预制板楼板的振动特征与地面的振动特征不同,表现出明显的正弦振动特征,并对爆破振动有放大作用,其放大倍数介于2.0-4.5之间.