控制系统的响应模型及响应速度

本文通过分析控制系统的响应特性,提出了响应过程的‘截断——自磨光’模型。认为响应过程相当于截断输入信号中频率超出系统频带的Fourier级数项(或频谱),并且自动磨光所产生的Gibbs波动。系统对输入响应的速度,取决于它对该输入信号产生能量损耗的特征量——响应能耗。响应能耗依赖于系统频宽、输入信号的光滑程度、频谱结构及其对系统频带的分布。响应能耗越小,系统对该输入的响应就越快。按照系统对单位阶跃输入的响应能耗e与其过渡时间t_s的正比关系,本文把响应速度标值确定为:v=6π·e/1。并且求出,对周期输入:v_T=12|F_T(ω_b)|~2ω_b/(2k+1)(2k+3);对非周期输入:v =12|F(ω_b)|~2·ω_b/(2K+1)(2K+3)。根据响应速度指标[v]及给定输入,很容易决定需要的系统颁宽。     

路面粗糙度非一致激励对车桥耦合振动系统响应影响分析

首先采用高速激光道路检测车对车辆左、右轮对应路面粗糙度进行同步实测,并选取两个典型粗糙度样本进行功率谱密度、自相关和互相关分析。然后,详细介绍多主梁车桥耦合振动分析模块的编制思路。最后,以一辆三轴重车通过刚架拱桥为工程实例,详细对比和分析分别采用左右轮实测路面粗糙度、同时采用左轮以及同时采用右轮实测路面粗糙度进行输入三种情况对车桥系统动力响应和频谱特性的影响。分析表明:当车辆左、右轮对应路面粗糙度互相关较好时,非一致激励输入计算得到的车桥系统响应基本位于后两种输入方法的计算响应之间,三种输入方式所对应的车轮竖向接触力以及车桥系统的频谱特性基本一致;而当两者之间互相关较差时,非一致激励输入计算得到的系统响应比后两种输入方法的计算响应都要小,三种输入方式所对应的车轮竖向接触力以及车桥系统的频谱特性存在一定差异。     

倾斜砖石古塔随机振动测试分析

为了研究倾斜砖石古塔的动力性能及其随机振动规律,依据虚拟激励法及场地振动特性,综合考虑结构及激励的随机性,对陕西省旬邑县泰塔在倾斜矫正施工期间进行了随机动力响应分析。计算了各楼层速度及加速度响应的自功率谱,给出了结构振动的前2阶自振频率;并进行了各楼层响应与地面振动的互功率谱及频响函数分析,研究了楼层随机动力响应与地面随机振动输入及结构振动的关系。结果表明:地面随机振动加速度对底部楼层影响较为显著,而速度响应则是在顶部楼层较为明显,且随着楼层高度增加,结构自振动力响应逐渐显著。因此,进行古塔结构振动测试及随机振动分析应依据研究目的确定测点位置及所采集信号类型。     

移动交通荷载作用下桥梁振动信号分离与去噪的移动窗函数方法

在移动交通荷载作用下桥梁的振动特性是桥梁安全监测的研究重点。本文提出在移动交通荷载作用下桥梁振动信号的一种基于移动窗函数的信号分离与去噪方法,首先定义移动窗函数,对实际响应信号进行FFT变换,确定实际响应信号中各分量信息对应的频率及移动窗函数的参数k,利用确定的参数定义各移动窗函数,对实际响应信号进行依次扫描,逐次分离出各频段的分量信息和噪声。本方法操作简单,分离信号和降噪效果明显,为工程人员提供了一种快捷有效的信号分离方法。     

交流阻抗谱辅助混凝土配合比设计

1交流阻抗谱的原理 交流阻抗谱的基本思路是对材料施加一外界的扰动信号然后观察材料对该信号的响应,从响应的性质和大小了解材料的性能。这要求材料的响应与材料的性能之间的关系是一一对应的,而且测量结果是可重复的。已知小振幅的正弦交流电压信号是有这样的性质。     

砂土剪切模量测定的弯曲元、共振柱和循环扭剪试验

利用弯曲元、共振柱和循环扭剪试验联合测定了不同围压和密实度条件下干砂的小应变剪切模量,研究了弯曲元试验中输出信号的特性和各种信号分析方法确定剪切波传播时间的可靠性,并对比了不同试验的结果。研究结果表明,在共振柱试验时,需要考虑系统刚度对试验结果的影响,特别当试样刚度较大时。弯曲元输出信号中最先到达的是近场效应,其初始极化方向跟剪切波相反。近场效应随着输入频率的增加有一定程度的减小,但不会消失。实际试验中建议输入频率不断增加,直至输出信号比较稳定。值得注意的是,剪切初达波的振幅可能远小于后续振动,因此容易造成初达波的误判。时域初达波法能比较可靠准确地确定剪切波的传播时间,波峰法、交互相关法和交互功率法结果均随输入频率有较大波动,不能可靠地确定剪切波的传播时间。对比试验表明,弯曲元、共振柱和循环扭剪试验确定小应变剪切模量对细砂和粗砂均吻合良好,初步表明砂土粒径对不同试验方法结果的一致性没有影响。     

大型屋盖结构的风振响应分析

大跨屋盖结构风振响应的频域分析方法,是按照随机振动理论,建立了输入风荷载谱的特性与输出结构响应之间的直接关系来分析结构的随机振动响应。主要论述大型屋盖结构的风振响应机理,并从理论上概括了其分析方法。     

塔机动态响应输入激励的载荷时间函数求解

从动力学的观点，由塔机起升动力装置在不同工况下的机械特性，导出了载荷时间函数，为塔机动态响应的研究，为塔机系统振动方程的求解提供了符实的输入激励。     

识别结构模态阻尼比的一种新方法

提出一种新的由结构自由振动响应识别结构阻尼比的方法。对于单自由度振动系统 ,推导出响应历程与时轴所围各面积之间的确定性关系后 ,利用各面积之间的关系来确定自由衰减振动的阻尼比系数。与传统的对数衰减率法比较 ,它具有抗噪声干扰能力强、精度高、稳定性好及简便实用等特点。对于多自由度振动系统 ,先将结构上某测点的自由振动响应表达为一理论解析式x (t) ,以eat相乘x (t) ,预给a初值范围 ,通过牛顿二分法(或黄金分割法 )搜索a值 ,直至eatx (t)做等幅振荡 ,则该阶模态的各模态参数得以确定。从总响应中扣除该阶模态对总响应的贡献后 ,重复这一过程 ,则可识别出响应信号中各阶模态的模态阻尼比。仿真计算与岳阳洞庭湖斜拉桥拉索实测试验结果表明了本文方法的有效性和实用性。     

未知输入下基于响应重构的结构损伤识别

本文提出一种基于响应重构和遗传算法相结合的结构损伤识别方法,在状态空间域内,输入未知、输出数据不完整情况下对结构进行损伤位置和程度的研究。该方法直接采用结构测量动力响应作为损伤指标,利用少数已知测量响应,通过状态空间域内马尔科夫系数组成的传递矩阵来重构其他目标位置的动力响应,采用重构目标位置响应和测量响应的差值构建遗传优化算法的目标函数,对未知输入、少数测点输出情况下的结构进行损伤识别。悬臂梁的数值算例和试验结果表明,在结构单损伤、多损伤以及均匀损伤情况下,同时考虑一定测量噪音水平,该方法仍能准确重构目标位置的动力响应和识别结构的损伤位置及大小,验证了该方法的正确性和有效性。     

模态试验技术与结构工程

本文阐述了模态试验技术与结构工程振动中反问题研究的相互关系,对难以用分析方法完善地建立力学模型和掌握系统关于振动的固定特性的工程结构进行模态试验,研究系统模态参数,解决已知激励、响应求系统的有关问题。     

工程车辆电液制动系统的试验研究

为了探索工程车辆新型电液制动系统动态特性,需进行系统的台架试验.采用SolidWorks软件对元件及管路进行了合理布置,完成了试验台的搭建.通过外接电位器分别控制电液比例减压阀,实现了各制动轮缸制动压力的单独与比例控制.通过台架试验,获得了不同输入信号、不同制动工况下制动轮缸的压力、流量以及蓄能器压力的响应曲线,为工程...     

基于稀疏高斯过程回归的强/台风作用下大跨度桥梁风振响应概率预测

针对有限元模型、风洞试验等难以实时预测风振响应的问题,提出基于稀疏高斯过程回归的强/台风作用下大跨度桥梁风振响应概率预测方法。该方法从数据驱动的角度出发,采用稀疏近似方法降低常规高斯过程模型存储空间,将风特性参数与风振响应的历史监测数据同时作为输入变量,并根据联合假设检验比较各变量的重要性程度以确定最终输入特征,进而实现风振响应的动态预测。采用苏通大桥2008年至2012年的七次台风数据对该方法的预测精度与效率进行验证。结果表明：稀疏高斯过程回归相对于常规高斯过程可有效减少模型训练时间;除风特性参数外,在模型的输入变量中考虑风振响应历史数据可进一步提高预测精度;相较于随机森林算法和多元线性回归,稀疏高斯过程回归表现出更好的预测性能。     

爆炸冲击震动隔离效果的能量传递率评价方法

基于能量方法评价隔震系统的隔震效率,建立了人体与隔震结构的二自由度隔震系统力学模型,通过分析隔震系统在爆炸冲击震动输入下的能量响应,参考传统的加速度传递率评价方法,提出了从人体承受冲击能量大小的角度评价爆炸冲击隔震系统隔震效率的方法,即能量传递率法。通过输入不同峰值和脉冲宽度的半正弦加速度脉冲信号,数值模拟了二自由度隔震系统在不同爆炸冲击震动输入工况下的能量响应,以及隔震系统的加速度传递率和能量传递率。通过对计算结果的分析,研究了隔震系统的输入与输出之间的关系,以及输入能量对隔震效率的影响规律。研究结果表明：与传统的加速度传递率相比,能量分析方法能够较好地反映爆炸冲击隔震系统的隔离效果。     

起升机构动态仿真系统输入激励的构造及研究

就起重机常见的绕线式异步电动机驱动起升机构的机械特性构造S-函数。利用构造的S-函数作为输入激励,结合-质量-自由度简单振动模型,对起升机构的动态特性进行仿真,获得了不同输入激励时系统的位移、动载系数响应的结果并作了对比分析。     

地震动非平稳特性对结构反应影响的试验研究

根据基于美国NGA数据库统计分析得到的地震动频率成分随时间的变化规律,人工拟合强度和频率非平稳特性程度不同的3组地震加速度时程作为输入,利用多子台振动台台阵系统对国家体育馆双向张弦梁结构屋盖模型(平面尺寸11.4m×14.4m)进行单向和多向地震输入下的动力试验,用于研究地震动非平稳特性对结构响应的影响。试验结果表明,结构响应随着地震动稳态持续时间的加长有增大的趋势,并且地震输入能量的集中,将可导致结构响应增大;地震动频率非平稳特性对结构响应的影响和频率随时间的变化有直接关系,后段周期明显长于前段周期的地震输入,对结构响应的增大效应比较明显。此外,地震动强度和频率非平稳特性对结构响应的影响规律对于不同的约束条件基本是一致的。     

多元特征驱动的超高层建筑变形状态智能学习与预测

为实现基于监测数据的结构未来状态可预测，提出了一种多元特征驱动的超高层建筑变形状态智能学习与预测方法。通过信号自适应分解、响应多维特征分析与子信号相关性分析，实现结构响应数据重构与组合，并基于长短时记忆网络(LSTM)进行多通道学习与多步预测。利用上海中心大厦在台风“梅花”作用下的结构顶部水平位移响应实测数据，揭示位移响应数据具有超低频准静态变形与一阶模态控制振动响应的叠加特征以及时域非平稳特性。通过响应数据重构，形成三组具有不同时间尺度、振动幅值和平稳特性的子信号组合。通过3个独立LSTM模型，实现基于300个时间步数据预测未来1～60个时间步的位移响应。结果表明，在控制未来预测时间步长(60个时间步内)的条件下，所提出的数据驱动的学习预测模型能充分学习与预测已知的位移响应数据特征与物理状态，具备较高的预测精度，归一化误差可控制在10%以内，能实现对超高层建筑变形状态的准确实时预测。     

隧道–土体–地表结构相互作用体系地震响应影响因素分析

为探讨地下结构近距离穿越地表结构时二者之间地震响应的相互影响规律,建立隧道–土体–地表框架结构相互作用体系计算模型,系统研究对该体系地震响应影响显著的参数,具体包括:隧道的直径和埋深、土体的分层特性、框架结构的高宽比及其与隧道圆心的间距、输入地震波特性等。计算分析表明:(1)隧道对体系自振特性影响并不显著,但地表框架结构则显著改变了体系的频率特征;(2)隧道对地表框架结构地震响应的影响主要与隧道的半径相关,较大的隧道半径可阻隔地震波的传播,从而起到一定的减震功能;(3)由于考虑的框架结构质量相对较轻,地表框架结构对隧道地震响应的影响不显著;(4)由于地震波频谱成分及结构自身频率的影响,不同地震波对体系地震响应的影响十分显著;(5)土的分层特性改变了土体的刚度,因而也影响了体系的地震响应。研究成果可为初步定性确定地下结构与临近地表结构地震响应的相互影响提供参考。     

火灾自动报警系统响应完整度研究

应用系统分析和模糊可靠性理论对火灾自动报警系统运行可靠性的重要参数——系统响应完整度进行论述、分析和计算,并通过实例验证了火灾自动报警系统响应完整度的通用计算方法,为消防子系统响应完整度的计算提供了借鉴。     

基于复杂人致激励作用下的楼盖振动响应分析

为探究体育馆楼盖结构在复杂激励下的振动力学性能,使用动态信号采集分析系统,以试验的方式测定体育馆的不同分布试点的速度响应及能量分布变化规律,全程研究分析楼盖在单人和双人激励下的振动特性,通过试验分析总结得出,各个试点的能量分布受到支撑的约束形式、不同种类的激励模式、加载激励的位置等因素影响,其中,加载在不同分布试点的激励位置是决定能量分布规律的主要因素。相对于行走、跳跃、奔跑、Bounce等不同激励类型而言,跳跃激励相对于Bounce激励具有更多的输入能量,使各试点的响应呈现出更规律的拍振形式,而Bounce荷载作用下的能量被楼盖吸收,使结构呈现出一种随机动力响应。