FRP橡胶隔振器水平剪切特性的初步研究

应用小波变换及自助理论对多自由度系统进行模态参数辨识。通过对结构系统响应信号进行小波变换将其表示在时频域内,在分析了小波变换的时频分辨率特性后,利用最小Shannon熵获取最优小波参数,并运用自助理论估计出模态参数分布的置信区间范围。数值仿真表明了该方法对模态参数估计的有效性。将所提方法应用于一个振动台的模态分析,实验结果表明,提出的小波自助模态参数辨识方法降低了模态参数辨识的难度,提高了模态频率和阻尼比的辨识精度。     

环形钢丝绳隔振器动态特性建模与参数识别

设计一种采用独立钢丝绳圈作为弹性阻尼元件的环形钢丝绳隔振器。由于其结构的独特性,该隔振器具有非线性弹性刚度和垂向非对称迟滞动态特性。针对该特性,提出一种改进的归一化Bouc-Wen模型,采用分阶段识别方法进行参数辨识研究,并对提出的模型和参数识别方法进行周期性加载试验验证。结果表明:本文所提出模型以及参数识别方法对于该隔振器垂向非对称迟滞动态特性描述是非常准确有效的,为该隔振器动态设计方法奠定了基础。     

滚球型准零刚度隔振器的特性分析

针对工程实践中的低频隔振难题,提出一种紧凑的、带滚球装置的准零刚度隔振器。首先,对隔振器进行了静力学分析,得到了实现准零刚度的参数条件;其次,建立了隔振系统动力学模型,利用谐波平衡法分析了系统频响特性及隔振性能,讨论了激励幅值和阻尼对响应的影响;最后,利用ADAMS对系统动力学特性进行仿真及隔振效果评估。结果表明,与相应的线性隔振系统相比,准零刚度隔振器的起始隔振频率显著降低,且在低频范围内力传递率比线性系统低得多。因此,滚球装置提供的负刚度明显降低了系统竖向总刚度,使系统具有优异的低频隔振性能,更重要的是紧凑的设计使其更易工程化。     

柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试和系统参数的识别

文章描述了车内座椅用柔性聚氨酯泡沫动态性能的测试技术和主要系统参数的识别方法。测试实验装置中一刚性质量块被安放在3英寸的泡沫立方体上,该泡沫立方体为系统唯一的弹性材料。整个动态系统模型化为一单自由度系统。实验装置可由刚性质量块上的小的脉冲激励或由激振器在底座上激励。对于脉冲激励,由于其振幅较小,泡沫变形较小,可简化为一线性、粘弹性材料;对于激振器激励,振幅较大,引起的泡沫变形亦较大,此时泡沫可看成非线性的、粘弹性材料。对以上两种情况,分别测试其系统响应并根据实验数据计算识别出系统的主要参数。     

两自由度非线性隔振系统线谱混沌化控制技术研究

线谱混沌化是提高潜艇声隐身性能的主要手段,但难以实现小振幅下的持续混沌化;同时,非线性隔振系统由于多个吸引子共存,混沌化品质依赖于初始条件和系统参数。为此,利用开环加非线性闭环方法研究两自由度非线性隔振系统的吸引子迁移和线谱混沌化。建立两自由度非线性隔振系统的动力学方程并分析其全局性态,得到系统的全局分岔特性及吸引子共存规律;通过开环加非线性闭环方法实现不同吸引子之间的迁移控制,使系统在不同初始条件下始终运行于基础振动最小的混沌吸引子上;利用开环加非线性闭环耦合方法实现驱动系统和响应系统之间的广义混沌同步,使系统在不同参数下始终处于小振幅持续混沌运动。仿真结果表明该方法具有可行性和稳定性,能实现隐匿线谱信息和保持隔振性能的双重功能。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

基于有限元分析的复杂结构弹性振动传递函数建模

为了解决复杂结构的弹性振动建模问题,提出了一种基于有限元分析的弹性振动传递函数建模方法。首先建立能够准确反映结构动力学特性的有限元模型;然后根据输入参数和辨识算法类型的不同,分别从时域和频域两方面进行传递函数建模,其中时域辨识建模以PRBS信号的瞬态响应结果为辨识数据进行时域参数辨识,频域辨识建模以结构的频率响应函数为辨识数据进行频域参数辨识;最后以“时域建模频域验证,频域建模时域验证”的方法检验传递函数的精度。通过建立悬臂梁、某运载火箭和某弹体局部结构的传递函数模型,证明了该方法的可行性和有效性,为该方法在工程实践中的应用提供参考。     

基于模型实时辨识自适应控制算法的时变机械系统振动主动控制

参数时变的现象广泛存在于机械系统。如果系统参数随着时间而发生较大变化,振动主动控制方案就需要考虑时变参数对控制算法的影响。针对动力学特性变化较大的时变机械系统振动,提出一种模型实时辨识自适应控制算法,该算法将传统的滤波自适应算法与递归预测误差方法相结合,利用改变梯度的递归预测误差方法实时估计控制通道模型。建立弹簧质量支承的非均匀截面杆纵向振动时域模型,模型中随时间而变化的弹簧刚度导致模型动力学特性发生较大变化。用模型实时辨识自适应控制算法对建立的杆模型进行振动控制数值仿真,仿真结果表明,所提出的控制算法能有效抑制时变系统的窄带和宽带振动。相对于现有的方法,该控制算法能实现更好的控制性能。最后,将所提出的控制算法应用到时变的摇摆系统振动控制,实验结果验证了所提出控制算法的可行性和有效性。     

基于滑模控制投影混沌同步在隔振系统中的应用研究

线谱是潜艇辐射噪声谱中最显著的特征,即使在潜艇以低速航行,产生最低的噪声辐射的情况下也可以探测到。利用混沌的宽频特性来降低潜艇辐射噪声线谱,提高其隐身能力已被广泛研究,但由于混沌的内在不确定特性,当系统处于混沌状态时,整体隔振性能不能得到保证。提出应用滑模变结构控制实现隔振系统和混沌系统投影同步的新方法,在保持原有隔振系统隔振性能的前提下有效的消除了线谱。该方法不用计算Lyapunov指数,且对参数失配具有很强的鲁棒性。通过对两自由度隔振系统和Duffing方程的数值仿真,验证了该方法可成功消除线谱且明显改善隔振系统的隔振性能。     

子系统参数对双层隔振系统固有特性的影响

为了研究子系统参数对双层隔振主系统固有特性的影响规律,将系统抽象为3自由度动力学模型,推导了系统动力放大系数(振幅比)和无量纲固有频率(固有频率比)解析式以及振型和解耦度与子系统质量比和刚度比的关系式,进而研究了子系统质量比和固有频率比对双层隔振主系统固有特性(固有频率、解耦度)的影响规律。在此基础上,针对含多个子系统的内燃动车动力包双层隔振系统,仿真计算了空冷子系统的质量和刚度对双层隔振12自由度主系统固有特性的影响规律。研究结果对双层隔振系统子系统的设计具有指导意义。     

基于变分模态分解的模态参数识别研究

基于变分模态分解(VMD),提出一种新的结构模态参数识别方法:①通过自由振动试验或通过随机减量法从结构随机振动响应中获取结构自由衰减振动响应(FDR),并采用VMD方法从FDR中分解出结构模态响应;②通过经验包络法(EE)计算模态响应瞬时频率,并通过一种该研究新提出的方法计算模态响应瞬时阻尼比;③结构的模态振型向量可通过处理所有可用传感器得到的模态响应得到。瞬时模态频率和模态阻尼比可以捕获模态参数的任何瞬态变化。通过一系列数值和试验算例验证了该方法的有效性,突出了该方法的优势,并对该方法抗噪声性能进行了研究。研究表明,该方法适用于线性和非线性系统,且可用于识别具有密集模态和瞬态特性的系统。     

基于微波感知的挠性结构动态响应监测

以大跨度桥梁、高架道路为代表的挠性结构在服役过程中的健康监测备受关注和重视,结构动态响应的测量是实现结构健康监测的重要途径。基于微波感知的新型非接触式振动测量(简称"微波测振")技术与方法,开展挠性结构动态特性监测的应用研究。阐述了微波测振系统的组成及基于单频连续波和调频连续波微波雷达的振动测量基本理论与方法。针对工程实际中挠性结构动态响应监测需求与特点,提出微波测振系统的工作模式选择与参数设置准则。基于搭建的微波测振系统开展了轻轨高架箱梁结构在列车运行激励下的振动响应监测实验研究,分析了不同工况下结构的动态响应特性。结果显示,微波测振技术与方法能够准确测量挠性结构的形变与动态响应,为军民领域挠性结构的健康监测提供了一种新的非接触式振动测量技术与方法。     

钢丝绳隔振器非线性特性分析

为了减少车辆振动对驾驶员的不良影响,采用钢丝绳隔振器来作为驾驶座的悬挂装置。围绕车身—隔振驾驶座—驾驶员系统,针对钢丝绳隔振器的非线性静动特性开展研究。通过对钢丝绳隔振器的加载试验,可以了解隔振器的恢复力与变形的关系,同时获取恢复力迟滞迴线的数据。为此专门建立了一套钢丝绳隔振器特性测试方法,并将多项式拟合分析运用到非线性参数识别中,这样就可以系统准确的分析钢丝绳隔振器的各种特性。根据实测数据,并考虑钢丝绳隔振器的实际使用条件,按照质量-弹簧-阻尼(阻力)力学模型辨识出隔振系统的相关参数,再根据振动理论建立相应的系统运动微分方程,采用线性加速度法,分析了钢丝绳隔振器体系在不同频率下所具有的非线性动态特性,理论分析曲线和实测数据非常吻合,试验和分析表明:这样的测试分析方法,在钢丝绳隔振器的静力特性描述方面是准确可靠的,在动态特性的模拟分析方面也是正确可信的。作为一项实用技术,已经使用在车辆隔振驾驶座产品中。     

基于自适应RBF模糊神经网络的旋转柔性铰接梁的振动控制

由柔性关节连接中心刚体和挠性附件的刚柔耦合系统广泛应用于卫星太阳能帆板、空间机器人等领域中,在调姿或者外部扰动带来振动时,将影响系统的稳定性和指向精度,对带有铰接结构的柔性梁的影响更甚。设计并建立了带有柔性关节（谐波齿轮）的旋转柔性铰接梁实验平台,进行了基于压电传感器测量信号的振动频响特性分析,分别采用PD控制和自适应RBF模糊神经网络控制算法,进行了基于电机驱动的位置设定点弯曲振动的主动控制研究。实验比较结果验证设计的自适应RBF模糊神经网络控制算法能够快速抑制振动。

      

Identification of the dynamical properties of structures using free vibration data and distributed genetic algorithms

The dynamical properties of structures, such as natural frequencies, damping ratios and mode shapes, can be obtained by several identification methods. Some are based on the direct signal processing in a time domain; others transform response data to the frequency domain. The development of these techniques is useful in the production of more accurate structural models; they can be also used to test the level of damage in structures (or verify their strength to support new load actions) by using experimental data. There are situations where frequency domain algorithms and conventional system identification techniques fail, do not allow adequate solution of the identification problems or become trapped in a local optimum. It is in these cases where evolutionary optimization techniques are important tools for evaluating the dynamical properties of structural systems in practical applications. This article presents a methodology to determine the dynamic properties of structures knowing their response in terms of displacement, velocities or accelerations in the time domain when they are subjected to a free vibration excitation. In order to do that, a specialized evolutionary algorithm capable of adapting its parameters to the different types of registers obtained from the dynamic time response of a structure is implemented in a robust way, making this approach useful in practical situations. A distributed real genetic algorithm (DRGA) based on an island model of different subpopulations is used to adjust a simulated response signal of a building to the real response signal. Initially, computer-generated synthetic response signals are used but, in future, the approach will be validated with signals obtained from free vibration experimental tests and will be extended to other types of dynamical excitation signals. Finally, the method will be tested with data obtained from earthquake events.     

基于遗传算法的非线性迟滞系统参数识别

研究了非线性迟滞系统的参数识别问题。在识别过程中,将非线性迟滞系统的记忆复力用双折线模型来描述,并由此模型写出非线性迟滞系统的参数识别方程。利用相干函数,把关于模型参数非线性的参数识别方程转化线性参数识别前提下的非线性函数优化问题。     

结构损伤诊断的轴向振动原理及模态实验

在理论推导梁轴向振动微分方程基础上,提出一种以轴向振动低阶模态振型二阶导数为损伤指标的结构损伤识别方法。在方钢管构件上布置加速度传感器进行轴向振动模态试验,测试时由信号发生器发出正弦波信号,经功率放大器放大后通过电磁激振器对结构进行激励,同时采集各测点的加速度反应信号。在确定结构共振点后,根据共振点处加速度值,编制轴向振动损伤指标的计算程序,分析结果表明该指标对结构损伤的位置和程度均很敏感,既能精确定位损伤,又能标定损伤程度,即在损伤位置将发生相反方向的突变,且突变幅度随损伤程度增大而增大。     

新型非线性低频被动隔振系统设计及实验研究

研制一种新型非线性低频被动隔振系统,由三个特定形状的片弹簧对称分布构成,具有较高静承载力和较低的动态刚度,可以显著的降低了系统的起止隔振频率;通过隔振系统弹性元件的一维无量纲模型,分析了其非线性行为,且对隔振器的力学特性进行了实验研究;建立了一个两自由度的隔振实验平台,在实验平台上对隔振系统进行了隔振性能研究,结果显示该隔振系统的隔振效果明显。     

磁流变弹性体隔振器隔振控制与实验研究

为了更好地对磁流变弹性体隔振器的隔振性能及其控制策略进行研究。通过基于扫频激励的实验测试了磁流变弹性体隔振器的移频特性,证明了磁流变弹性体隔振器具有较宽的移频范围。基于磁流变弹性体隔振器的移频特性,提出了针对扫频激励的on-off控制策略。使用了基于变阻尼、变刚度的on-off控制策略,并将其应用于简谐激励和随机激励。通过实验研究证明,在控制策略的控制下,磁流变弹性体隔振器对于不同的激励形式都有着很好的隔振效果。该研究可以为磁流变弹性体隔振器的工程应用奠定基础。