车辆垂向轮轨力识别方法与试验

为了解决轨道车辆轮轨接触载荷难以直接测量的问题,提出了一种轮轨接触力时域识别方法。建立了考虑浮沉和点头的10自由度车辆垂向振动模型,利用车辆系统的加速度响应和位移响应实现了对车辆垂向轮轨接触力的识别;反演模型同时能够实现已测量响应的再现以及对其他非测量部位响应的识别。利用滚动振动试验台测试数据对反演模型进行了验证,研究结果表明:反演模型能够较为准确地对车辆垂向轮轨力进行识别,同时在预测车辆系统非测量部位响应以及测量部位响应再现方面也具有较高的精度,相关系数均大于0.9,为极强相关。     

基于Wilson-θ算法的动载荷识别及影响因素

基于结构动力学正问题Wilson-θ算法的基本理论,推导了时域逆问题动载荷识别的改进算法,给出了算法的基本步骤和递推过程,同时将动载荷识别模型引入到模态空间,利用模态叠加实现多自由度系统的动载荷识别。仿真分析表明,该方法具有较高的识别精度和一定的抗噪声干扰能力,为动载荷时域识别方法提供了一种新的思路。     

动态载荷位置识别当量载荷误差判别法

根据线弹性系统的振动特性,采用动载荷识别频域法研究动载荷作用位置识别问题。提出了当量载荷误差判别法,用不同测点响应在相同位置反演出来的当量载荷的误差值建立目标函数,当量载荷误差最小的作用位置就是动载荷的真实作用位置。从单点激励和两点激励方面进行了平面板的载荷位置识别仿真,在加入噪声的情况下效果依然理想,为复杂结构和多个加载位置动载荷识别提供基础。简支梁实验结果表明,该方法能正确识别载荷作用位置,对噪声不敏感,有很好的工程应用前景。     

连续采煤机行走系统的动态载荷分析方法

针对采掘装备的动态载荷难以直接获得的问题,应用加速度传感器进行振动信号采集,以实测的响应识别未知的载荷激励。将连续采煤机在井下实际生产截割行走作为试验对象,在行走系统上布置加速度传感器,利用单自由度线性振动系统方程,定量的描述行走系统的激励载荷。通过振动固有频率以及阻尼比的识别,拟合得到反映连续采煤机的载荷时程曲线。进而运用一维载荷谱理论编制载荷谱,获得连续采煤机行走系统的载荷特性。结果显示:使用该方法可有效解决测试过程所受工作环境的制约,揭示行走系统内在的载荷分布规律,为无法直接测量载荷的结构系统提供了新路径。     

基于子结构分析的动态载荷和模型参数复合反演研究

针对结构特征参数、输入激励和输出响应等信息不完备的系统,基于子结构方法提出一种时域内动态载荷和模型参数复合反演的方法。首先,将结构划分成不同的子结构,对存在动态载荷的子结构建立有限元模型,该子结构与其他部件之间的连接关系采用等效的界面力代替。采用Green核函数法建立识别该子结构所受动态载荷的正问题模型,利用正则化方法实现时域内动态载荷的稳定识别。然后,在已识别载荷的基础上建立整体结构的有限元模型,通过非线性最小二乘法实现结构的未知模型参数的识别。数值算例表明,在响应存在测量噪声的情况下,所述的复合反演方法能够有效稳定地实现动态载荷和模型参数的复合反演。     

基于Newmark-β法的换热管振动反问题的求解方法

换热器管束振动的响应反问题,即根据换热管的结构特性和响应参数确定换热管所受的载荷.按照对响应处理方法的不同,可以分为时域法和频域法.在换热器寿命内,流体诱导换热器管束振动一直是工程师主要关注的问题.20世纪60年代以来,在物理学以及其他众多的科学技术领域中,提出了由输入求输出的反问题,通常称为"数学物理反问题".将换热管处理成无阻尼的、简单的欧拉梁模型.由于时域法拥有更高的识别精度,因此采用基于时域内的Newmark法直接识别换热管所受的载荷,完成载荷的识别.     

基于改进UKF的非线性结构荷载和参数同步识别

传统无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter，简称UKF）方法在非线性结构参数识别过程中，通常要求结构的输入已知，当非线性结构的输入难以测量或测量误差较大时，该方法的应用将受到限制。为了对未知激励作用下的非线性结构参数进行识别，提出一种基于改进UKF的非线性结构荷载和参数同步识别方法。该方法在系统状态更新过程中，利用结构响应和参数的当前预测值，对输入荷载进行初步估计，并结合系统状态的估计值对输入荷载进行识别。为降低测量噪声对非线性系统识别结果的影响，采用在UKF方法中嵌入卡尔曼滤波器（Kalman filter，简称KF），对测量噪声协方差矩阵进行同步优化，确保非线性结构荷载和参数识别的精确性。分别对地震激励下的单自由度和5自由度Bouc-Wen滞回模型进行数值模拟，验证了该方法的可行性和准确性。结果表明，改进的UKF方法能够有效地实现非线性结构未知荷载和模型参数的同步识别。     

基于结构动态响应的载荷识别研究

研究了基于系统动态响应来识别结构输入力的求解方法。分析实例悬臂梁结构的结构动力学方程以及物理数学方程,通过MATLAB仿真算例进行特征值求解,模态响应以及动态响应研究,对比有限元分析获得结构的响应结果;利用系统动态响应进行傅里叶变换和傅里叶逆变换得到输入力的时域形式,对获得的载荷结果进行识别算法分析,并且对比结构的输入力载荷。识别结果表明,这种方法对于正弦波输入力具有良好的识别效果,误差达到0.09%,能为二维结构,甚至三维结构载荷识别提供参考。     

应用卡尔曼滤波的激振力时域识别方法研究

激振力识别属于结构动力学中的第二类反问题,为识别振动系统的激励力,本文基于卡尔曼滤波器和最小方差估计的方法,分别建立了以系统位移和加速度为输入参数的激振力时域识别方法.推导了两种方法的识别公式,并对两种方法的识别结果和识别结果的稳健性进行了仿真分析.仿真结果表明,两种方法对噪声方差初值的设定均不敏感;以加速度幅值为输入的方法识别精度优于以位移幅值为输入的方法;以位移幅值为输入的方法识别结果稳健性较好.最后采用力锤敲击试验验证了识别方法的有效性和精度.     

多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。