杆式风洞应变天平动态实验、建模与补偿

杆式应变天平是一种6维力传感器,在风洞实验中测量飞行器模型所受的各个方向的力和力矩.但是,其动态响应的超调量大,调节时间长,即动态性能差,无法满足动态测试的要求.为此,设计了应变天平动态标定装置,进行动态标定实验;基于实验数据建立应变天平的动态数学模型,给出性能指标;研制基于DSP的动态校正系统,实现对应变天平6路输出信号的动态补偿,以加快应变天平的动态响应.所建的模型和所研制的系统得到实验结果的验证.     

热力耦合作用下的风洞应变天平校准技术

为研究温度对风洞应变天平测量的影响,以热力耦合作用下的天平校准技术为着力点,通过响应面实验设计方法确立热力耦合加载矩阵,基于六自由度校准系统及构建的温度环境对一台六分量风洞应变天平实施热力耦合加载,采用多元回归方法建立了包含温度、力、力矩参数的天平公式,最后利用验证载荷检验天平公式的准确性,检验结果显示：温度及力/力矩载荷作用下,天平各分量的综合加载误差优于0.3%;天平公式能准确表征天平在热力耦合作用下的综合性能。研究结果表明,热力耦合作用下的风洞应变天平校准技术能够用于评定及修正温度对天平测量的影响。     

应变天平系统动力学分析

针对应变天平系统在风洞实验中测量非定常载荷时存在明显不确定度的现象,采用有限元软件ANSYS对天平系统进行动力学分析。分析结果表明,天平系统在动态测试实验中,天平系统在动态测试实验中,系统自身刚度对测试结果存在影响。当支撑座材料刚度足够大时,载荷满足解耦条件,即可用Y方向载荷作用代替X,Y方向载荷共同作用。且无论支撑座刚度大小如何,X和Y方向的载荷对测试点应变的作用相互不干涉。为设计天平系统时材料的选择与动态实验中应变天平系统载荷的加载提供一定的参考。     

悬挂式测力天平频响函数研究

对风洞天平进行动态特性研究有助于评估天平结构设计的合理性,频响函数可以直观反映测试系统的动态特性.针对一种新型悬挂式测力天平,设计一种动态标定装置并进行了相关实验.采用电磁铁和砝码对飞行器模型施加负阶跃载荷,由输入载荷和天平输出辨识频响函数.辨识频响函数时,通过布莱克曼窗和数据段重叠对数据进行预处理以回避周期延拓问题....     

用于旋翼试验台的双通道六分量天平设计

为满足旋翼试验台主轴上六分量力/力矩的高精度测量需求,设计一种可输出两组载荷的双通道六分量天平,该天平具有8个测力分支共16个拉压力传感器,可同时测量6个力/力矩分量,且各载荷分量具有2个测量通道。在ABAQUS软件中利用有限元仿真技术分析了对天平进行单分量满量程加载时传感器弹性体的应变情况,天平具有较高的测量灵敏度。基于最小二乘法原理对天平标定数据进行线性解耦,解耦后天平的I类误差小于1.32%,Ⅱ类误差小于2.35%,满足旋翼试验台所用六分量天平的使用需求。     

温变小空间下高频六维气动力天平研究

风洞天平是飞行器模型风洞试验的关键测力设备。近年来随着飞行器模型设计复杂度及流场速度提高,对天平的体积、温度敏感性及动态特性要求越来越高。为提高天平的动态性能的同时减小其尺寸,文中提出了石英晶片分区面域电荷采集的压电式六维力测量方法。针对风洞高速流场的气动热影响,选择不同天平材料进行热力学仿真分析。为提高天平刚度,对天平部件的结构尺寸进行参数化仿真。最后对压电杆式天平进行静动态标定及温度敏感性实验,结果表明：天平非线性误差不超过1.31%,重复性误差低于1%,固有频率高于2 700 Hz,温度影响相对变化量为0.5%,满足测试需求。     

机器人操作臂动力学参数的动静态辨识方法研究

针对机器人惯性参数辨识的问题,提出了一种机械臂动力学参数的动静态混合辨识方法。在静态辨识中,通过变换机械臂的构型构造多维矩阵,利用机器人基座六维力传感器采集的三维力及力矩值,采用最小二乘法求解机械臂各连杆质量与质心坐标的乘积,为动态辨识过程消去待辨识参数的二次方项,降低辨识的复杂度。利用静态辨识结果,基于牛顿-欧拉算法推导参数解耦形式的机械臂动力学方程。在动态辨识中,规划各关节按照特定的组合方式运动,根据采集的各关节的力矩、速度及加速度值,采用伪逆法辨识各连杆的惯性张量以及质心坐标,继而完成动力学参数的全辨识,算法的参数辨识误差低于0.7%。最后,通过仿真实验验证了该辨识算法的正确性与可行性。     

盒式应变天平系统理论模型研究

有限元方法在进行盒式应变天平的动态分析时,网格要求高,计算量大,对计算机的计算能力有一定要求。若在天平的设计过程中出现改变模型的情况,或者在风洞试验中出现应变天平测力不准确的问题,都会相应的改变应变天平的有限元模型,从而造成工作过程的反复重复。针对此问题,提出并建立了与盒式应变天平系统等效的质量-弹簧-阻尼系统理论模型,建立了该理论模型的动力学微分方程。在ANSYS有限元分析的基础上,通过将二维有限元模型在三种不同的载荷加载情况下的分析数据与理论模型的计算数据进行比较,验证了该理论模型的正确性与合理性。该质量-弹簧-阻尼系统在风洞试验中具有很大的应用潜力。     

杆式应变天平弧形断开槽结构特性研究

参考国外某杆式天平弧形断开槽结构,针对某大型运输机专用天平,进行改进设计和对比,分析了两种结构天平的性能差异。结果表明,采用弧形槽实现天平上下框体断开,能有效改善杆式天平强度、刚度和组合测量元件应变分布等性能。同时,展望了弧形断开槽结构天平的风洞试验应用前景。文中的分析方法和结论对大纵向载荷类型风洞测力试验天平的研制具有一定的借鉴意义。     

基于模型参考控制的汽车试验台动态加载

动态加载是汽车测试装置中的重要环节,为了克服传统加载方法中转矩控制困难的问题,提出了直接转矩控制技术。由于不同车型的加载参数不同,因此采用模型参考控制方法解决了模型的适应性问题;采用了专家PID设计加载控制器进一步减小动态误差。建立了仿真实验模型,运行结果表明:补偿转矩能够根据动态加载的要求进行快速调整;稳态运行速度误差小于1%,动态误差远远小于传统PID控制。通过对比研究显示,电模拟动态加载满足汽车测试的要求,其综合性能优于传统的静态加载。     

基于脑电通道动态选择方法的癫痫检测

在癫痫检测任务中,脑电信号的通道选择直接影响检测性能.针对静态通道选择方法中脑电信号部分时段癫痫检测能力不足的问题,提出了动态通道选择方法.根据通道位置和脑电信号功率谱密度确定通道集合,选择通道集合中癫痫检测能力最强的一路通道作为特征提取通道,通过提高局部癫痫检测能力,进而提高整体检测能力.实验结果表明,提出的动态通道...     

Qualitative criteria for dynamic buckling of imperfection sensitive nonconservative systems

A qualitative dynamic buckling analysis of imperfection-sensitive non-conservative dissipative systems under path-dependent loading in regions of divergence is presented. Despite the lack of potential for this type of loading a total energy-balance equation allows us to establish a sufficient criterion for dynamic buckling, the counterpart of that valid for potential systems. Moreover, using energy and geometrical considerations for the channel of motion, one can obtain for a 2-DOF model dynamic buckling loads (DBLs) which are practically exact for vanishing but non-zero damping and very accurate for non-zero damping. Numerical results show the efficiency and reliability of the proposed qualitative analysis.     

单试样测试材料JId值方法的比较

利用示波冲击试验，以小角度多试样冲击试验结果为标准，对几种单试样测试材料动态弹塑性断裂韧度JId值的方法进行了比较。结果表明：最大载荷前能量方法只适用于测试启裂后无显著形变强化的高强钢；柔度变化率方法不宜于测试撕裂阻力较高的材料；而对于裂尖钝化时近似呈半圆形的材料，利用饱和伸张区宽度方法可以方便地得到材料的JId值。     

高速电主轴动态非接触电磁加载研究

针对高速电主轴接触式加载存在结构复杂、磨损及振动大等问题,提出一种非接触式电磁加载方法。该方法中动态电磁力可模拟主轴实际切削力载荷,实现高速电主轴动态非接触加载。利用电磁理论建立了非接触电磁加载模型,分析了电磁力的影响因素。解决了实现电磁加载的关键技术,并完成加载实验台整体设计。在转速为9 000 r/min、励磁电流为40 mA的加载条件下,针对170MD18Y16型磨削电主轴进行了动态加载实验,并对比了励磁电流和转速变化时动态电磁力的理论和实测值。结果表明,动态加载理论值与实测值变化一致,二者误差较小,验证了动态非接触电磁加载方法的有效性,且改变励磁电流和转速可实现不同条件的加载。     

Stress Intensity Factors Evaluation for Rolling Contact Fatigue Cracks in Rails

The stress intensity factors (SIFs) for multiple rolling contact fatigue cracks of a network in the Iran railway under vehicle dynamic load are evaluated in this article. Stress intensity factor evaluation under dynamic loading is simulated in three dimensions using a linear elastic boundary element code. For this purpose, a UIC60 rail with accurate geometry using a boundary element method is studied. A three-dimensional model in Franc3D is provided. Finally, the influence of the friction coefficient between the wheel and rail, crack surface friction, trapped fluid, and initial crack length on SIFs are investigated in detail.     

多维动态贝叶斯网络及其重要度分析方法

贝叶斯网络分析方法是可靠性分析的重要方法,但传统贝叶斯网络分析方法局限于分析单因素影响,当系统可靠性受多因素影响时会产生较大分析偏差。为此,提出多维动态贝叶斯网络分析方法,借助单位阶跃函数与冲激函数进行贝叶斯网络时间连续化构造,建立根节点受多因素影响时系统的失效概率分布函数。在此基础上,对传统重要度分析方法进行多维扩展,提出多维动态贝叶斯网络重要度分析方法。通过对斗轮机张紧机构液压系统进行工程实例分析,并与离散时间贝叶斯网络分析方法分析结果对比,验证了多维动态贝叶斯网络及其重要度分析方法的可行性和优越性,为系统改进与薄弱环节识别提供了更为准确的量化依据。     

点支式玻璃板在爆炸与冲击荷载下的动力特性

为了研究点支式玻璃板在动态荷载下的性能,基于玻璃板的动态响应理论,利用LS-DYNA有限元程序,对点支式玻璃板在冲击荷载及常规爆炸荷载下的抗爆性能进行分析,讨论了冲击荷载与常规爆炸荷载对点支式玻璃板动力响应的影响,以及玻璃板的动力放大系数及其与荷载峰值之间的关系,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:近似于静力加载及冲击荷载下玻璃板的性能响应与试验结果吻合较好;加载时间对玻璃板的动态响应影响显著;不同的荷载作用方式,即冲击荷载和爆炸荷载对点支式玻璃板的位移响应不同;缓解点支式玻璃板支座处孔边应力集中能显著提高玻璃板的抗爆性能。     

低架桥桁架结构在地震作用下的动力稳定性分析

低架桥空间桁架结构作为自动化码头运输环节中关键的一环,其在地震作用下的动力稳定性至关重要.考虑了材料非线性和几何非线性的双重非线性影响,使用基于B-R(Budianshky-Roth)运动准则的动态增量法分析了低架桥空间桁架结构在地震作用下的动力稳定性,得到了低架桥空间桁架结构动力失稳的临界载荷范围,并通过讨论指出,使用基于B-R运动准则的动态增量法在研究类似的具有稳定后屈曲路径结构的动力稳定性问题时,应当抛弃动力分叉的概念,而将重点放在把临界载荷确定在工程可以接受的范围内.     

一种新型动态贝叶斯网络分析方法

为充分发挥T-S动态故障树和动态贝叶斯网络分别在分析建模与推理计算方面的优势,提出了一种新型动态贝叶斯网络分析方法--基于T-S动态故障树的动态贝叶斯网络分析方法。将T-S动态故障树转化为动态贝叶斯网络有向无环图,再将T-S动态门及其描述规则转化为动态贝叶斯网络条件概率表,进而提出了正向推理叶节点失效概率、反向推理根节点后验概率和求解根节点概率重要度、关键重要度、风险业绩值、风险降低值、微分重要度与灵敏度的新型动态贝叶斯网络算法。通过与基于Dugan动态故障树的动态贝叶斯网络分析方法和静态贝叶斯网络分析方法对比,验证了所提方法的可行性。最后,用所提方法对液压缸同步系统进行可靠性分析,计算得到系统失效概率、根节点后验概率、重要度与灵敏度,为提高系统可靠性和进行故障诊断提供依据。     

冲击加速度测试法在强夯实时检测中的应用

强夯法具有施工简单、效果好、费用低等优点,在多种地基土和各类工程,尤其大面积地基处理的工程中应用强夯法的优势很显著.目前,强夯施工时一般依据强夯技术规程采用测量夯沉量的方法来实时检测夯实程度.首先介绍了几种不同实时测量夯沉量的方法以及利用强夯冲击时夯锤的加速度或土的受力变换来实时检测夯实程度的方法.然后,通过实验发现加速度的峰值和作用时间与夯沉量有着非常紧密的关系.峰值的变化规律基本和累积夯沉量保持一致,作用时间的变换和单次夯沉量的变化类似.最后,提出了利用MEMS加速度传感器和无线芯片作为加速度采集系统的新方法.