桥面不平引起车桥系统随机振动车速因素分析

将桥梁离散为梁单元,车辆简化为两自由度系统,桥面不平顺引起的车桥耦合振动荷载等效为虚拟激励荷载,建立移动车辆-桥梁耦合随机振动模型,运用虚拟激励法((pseudo excitation method,简称PEM)并结合模态综合叠加技术进行求解。将数值迭代结果与Monte-Carlo法对比,验证求解算法的正确性。以简支梁桥为例,在频域内对桥面不平顺引起车桥耦合随机振动的车速因素进行分析。结果表明:桥梁跨中竖向位移均方根值随车速变化较大,车速对位移和加速度功率谱曲线的1阶频率峰值和带宽影响显著;近支点加速度功率谱曲线的峰值、频率及带宽随车速变化明显。研究桥面不平顺引起的车桥耦合随机响应,车速对桥梁和车体振动影响不可忽略。     

大跨钢楼盖人群荷载激励下减振控制分析

在人群荷载激励作用下,大跨钢楼盖极易产生影响正常使用的振动.采用两种不同的人群荷载模型,考虑不同人员密度、不同步行频率情况,计算分析了某火车站高架候车大厅大跨度钢结构楼盖在人群步行荷载激励下的振动情况并进行了振动控制.计算结果表明在楼盖指定钢梁跨中安置TMD-粘滞流体阻尼器消能减振装置后,有效地削减了该楼盖的振动响应.采用人群全部同步模型时,所有工况下平均减振率为16.86％,在共振工况下减振率达38％以上;采用步频服从正态分布模型时,不同人群密度条件下减振率在15.50％～15.80％之间,验证了步频服从正态分布模型具有一定的准确性,为实际工程设计提供了理论依据.     

钢结构货架地震反应分析

借助有限元分析软件ANSYS建立了货架有限元分析的结构模型和荷载模型,提出了通过输入地震加速度反应谱,采用平方和平方根(SRSS)的模态叠加方法对货架结构进行地震反应分析的方法,并对计算结果进行了变形验算,结构符合抗震设计要求。     

参数不确定性车辆的复合随机振动分析

提出了虚拟激励-快速摄动法来研究路面随机激励和不确定车辆系统的复合随机振动问题。采用虚拟激励法将随机激励转化为简谐激励,推导了车辆振动响应功率谱密度的表达式,然后基于快速摄动法计算垂向加速度均方根值的变异系数,由响应的变异反映复合随机对车辆结构振动响应的影响。对参数不确定1/4车辆模型的仿真分析表明:当悬架结构参数和轮胎刚度变异系数为0.1时,垂向加速度均方根值的变异达到18.81%,与蒙特卡洛法相比,本文方法计算速度显著提高,且误差在5%内。     

用静强度理论考查结构随机振动响应的工程分析方法

在结构的初期设计阶段,为了预测结构在随机振动激励下的响应,提出用结构在随机振动过程中的最大响应加速度作为准静态载荷计算结构应力响应的工程分析方法。给出Miles公式法、全频段PSD(power spectral density)法和半功率带宽法三种估算结构随机振动激励下最大响应加速度的方法,并用这三种方法对某相机主镜组件进行随机振动条件下的应力仿真计算。对比计算结果与试验数据,表明用Miles公式法和全频段PSD法仿真计算的误差较小,分别在13%和15%以内。说明用静强度理论考查结构随机振动响应的工程分析方法具有一定的应用价值。     

交通荷载作用下桥梁结构参数识别方法

应用动力节点加载法,将作用在桥梁上的交通荷载转化为等效节点荷载,再用两步构造法识别结构物理参数.第1步,用Newmark-β方法变换结构运动方程,并用结构的加速度响应求得变换空间内的位移、速度和加速度响应;第2步,基于最小二乘原理,构造出变换空间内求解结构参数的递推式,进行结构物理参数识别.数值模拟结果表明,在交通荷载作用下,该方法能够快速、准确地进行桥梁结构参数识别.     

随机减量法在斜拉桥拉索模态参数识别中的应用

斜拉桥拉索模态参数(固有频率、阻尼比)在索力测试、拉索减振、实时控制等方面起着重要作用。文中利用随机减量技术从岳阳洞庭桥环境激励下拾取的拉索的加速度响应中分离出自由衰减振动加速度响应信号，将获取的加速度响应信号表达为一理论形式，综合运用参数识别、最优估计理论，识别出拉索的模态参数，与理论值吻合良好。本文方法简单，试验容易实施，具有工程实用价值。数字仿真与工程测试结果表明了方法的有效性和可行性。     

基于TCS3414CS的高精度色差计

提出了一种抗干扰能力强、高精度、低成本的色差计实现的方法。其采用IIC总线的16位高精度TCS3414CS颜色传感器和不受环境光线影响的光学积分球结构来实现颜色测量,并运用线性矩阵法对光谱三刺激值光谱响应曲线进行修正,基于CIE1976 Lab空间,计算出色差结果。采用ColorChecker与NCS标准颜色相近的色卡作为色差实验样本,实验结果表明其精度高。     

7140型客车车架随机振动特性及疲劳强度分析

通过建立7140客车车架的有限元模型,进行模态分析,得到车架的固有频率。采用模态叠加法计算车架在路面随机激励作用下车架的应力、车架位移随频率变化曲线及随机振动激励下最大振幅处的位移、速度、加速度响应曲线,分析掌握了车架的动态特性。并根据求解结果对车架进行了随机疲劳强度计算。为车架的改进优化提供理论参考依据。     

基于HFFB试验的结构广义荷载与风振响应分析

采用高频测力天平风洞试验技术得到的结构基底弯矩和扭矩进行结构风振响应分析时,只能考虑横向线性振型和扭转向常数型振型,忽略了结构高阶振型对结构响应的贡献。在分析高频测力天平风洞试验测试数据的基础上,以修正线性(常数型)振型广义荷载谱方法为依据,推导得到了结构横向和扭转向各阶振型广义荷载谱。同时,利用此各阶振型广义荷载谱进行了3种典型的格构式高耸结构气弹模型风振响应评估。通过比较气弹模型风洞试验结果和计算结果可知,当考虑振型修正、高阶振型和气动阻尼比后,计算结果与试验结果吻合较好,验证了推导得到的高阶振型广义荷载谱的准确性。     

基于连续行走的人行荷载模型参数实验

为建立人行荷载的傅里叶级数模型,采用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器得到201人次、1 407条连续行走在楼板上的荷载曲线。根据姿态角形成的姿态矩阵可将载体坐标系下的三轴加速度转换到自然坐标系下,通过快速傅里叶变换计算人行荷载纵向、侧向和竖直方向前4阶动力荷载因子及相位角,得出用于解决结构振动舒适度问题的三向傅里叶级数荷载模型。采用小波变换得到单条荷载曲线的时频图,反映出单人在行走过程中行走频率的变异性。将荷载模型与已有的其他模型进行比较,验证了荷载模型的合理性及可行性,为解决大跨度结构人行激励产生的振动问题提供了参考。     

Whole-body vibration analysis for assessment of railway vehicle ride quality

In this paper, a whole-body vibration analysis using a three-dimensional human biodynamic model is presented, and the dynamic behavior of the body exposed to vibration by a railway vehicle is investigated with respect to ride quality. Since a subject in a railway vehicle is exposed to multi-axial excitation conditions, the acceleration of the body is calculated by summing the accelerations in three directions. The equations for the acceleration response of the body are formulated as complex transfer functions multiplied by input accelerations from the three axes in the form of a frequency response function. Body behavior when exposed to random acceleration inputs measured at the floor of the railway vehicle is investigated across a frequency domain. Root Mean Square (RMS) values of the acceleration magnitudes in the body regions are calculated from the power spectral density (PSD) values of the acceleration responses. The absolute magnitude of the accelerations of the body is compared with the ride index, which is calculated using the input accelerations and standard methods. It is shown that the absolute magnitudes in the body regions are proportional to the standard ride index and that the ride index accurately reflects vibration damage to the body. A proposed seat design using the vibration magnitudes calculated with the human biodynamic model also is presented.     

弹载SAR伺服控制焊点故障分析

针对弹载SAR伺服控制板焊点脱落故障,从整机随机振动加速度响应,单板级热应力和随机振动应力分析排查故障原因,根据仿真结果提出工艺参数优化和设计改进建议。仿真结果表明,伺服控制板的加速度响应是基础激励的1.78倍;金属陶瓷芯片采用表面贴装工艺组装时对热应力敏感,增加焊料厚度有利于降低热应力;带引脚芯片采用堆焊工艺时对振动应力敏感,在芯片与印制板之间点胶有利于降低振动应力。     

变节距悬架弹簧对方程式赛车平顺性的影响

针对大学生方程式赛车座椅与车架为刚性连接,行驶过程中车架振动对驾驶员造成很大影响的问题,分析了赛车变节距悬架弹簧的弹性特性曲线拟合方法,得出了变节距悬架弹簧节距随载荷的变化规律;通过随机输入实验和确定输入实验,对比分析了赛车前悬架分别采用线性弹簧和变节距弹簧对平顺性的影响。实验结果表明：随着车速的提高,车身各测点的最大垂直振动加速度都增大,但采用变节距弹簧的各测点值都小于采用线性弹簧的各测点值;当实验车速为50km/h时,采用变节距弹簧,前轴测点和座椅底板测点的垂直振动加速度均方根值较采用线性弹簧分别减小了11.02％和20.16％,平顺性得到提高。     

汽车通过减速带动力学响应分析

为弥补以往根据经验设计减速带的不足,建立了汽车通过减速带时的振动模型,利用状态空间法对系统的动力学响应进行求解;编制MATLAB程序对系统的加速度响应进行了数值计算,并分析了车速和减速带截面尺寸与最大振动加速度的关系。研究表明,汽车通过减速带时的振动加速度与减速带高度成线性正比关系;随着车速与减速带长度之比的增大,最大振动加速度具有先增大后减小的趋势。     

Dynamic characteristics analysis and experimental research on a new type planetary gear apparatus with small tooth number difference

Aimed at an internal mesh planetary gear with small tooth number difference (PGSTD) reducer, this paper proposes dynamic characteristics analysis. First, static finite element (FE) analysis is performed to check the structural strength with the stress distribution in the gear teeth. Second, by means of the dynamic contact FE method, the internal dynamic excitations of teeth mesh are obtained, including mesh stiffness excitation, transmission error excitation and mesh impact excitation. According to the established model for dynamic FE modal analysis, the natural frequencies and mode shapes of the planetary gear apparatus (PGA) are calculated, and its structural dynamic response and acceleration noise are researched with the comprehensive consideration of internal and external excitations. Finally, the noise and vibration testing on the PGA is carried out by utilizing the vibration test equipment. The results confirm that the predicted values are consistent with the experimental results.     

自适应多重TMD在大跨楼板结构减振中的应用

双轴振镜系统是扫描式激光多普勒测振仪中控制激光束运动的核心部件。通过双轴振镜系统中X,Y振镜的空间位置关系及光学反射原理,建立了激光束方向与X,Y振镜偏转角度之间的关系及其数学模型, 并进一步基于多项式拟合算法实现了激光点从振镜系统坐标系到实测结构坐标系的坐标变换,从而可高精度控制扫描激光的姿态。 同时,利用高清摄像头将测试坐标系转换到屏幕坐标系,提高了该方法的实际操作性。最后,以某型压气机叶片为例对该方法进行了验证,结果表明本方法对实现激光在实测结构表面任意测点的精确位置控制提供了理论基础,具有较好的指导作用。     

自适应多重TMD在大跨楼板结构减振中的应用

多重调谐质量阻尼器（multiple tuned mass damper,简称MTMD）常被用于大跨楼板结构的竖向振动舒适度控制中。为改善目前工程中使用的MTMD对频率调谐敏感和难以调频的缺点,提出了一种自适应多重调谐质量阻尼器（adaptive-passive MTMD,简称AP-MTMD）减振系统。该系统中的每个自适应调谐质量阻尼器（tuned mass damper,简称TMD）均具有可变质量的构造,以及由加速度传感器、控制电路板和驱动装置组成的伺服控制系统。环境激励下,控制电路板采集置于主结构上加速度传感器的信号,通过基于小波变换（wavelet transformation,简称WT）的频率识别方法识别得主结构的主导自振频率,然后自发地启动驱动装置改变TMD的质量以调谐自身频率至所识别得到的主结构频率。以某大跨楼板结构为例进行分析,首先,通过现场实测修正有限元模型;其次,根据修正前的结构模型设计了一套自适应多重TMD系统,验证了其频率自适应调节的鲁棒性;最后,通过施加若干种人行荷载,对比了启动调节前后的MTMD系统对修正后模型的减振效果。结果表明,自适应多重TMD能够自发地调谐自身频率,提高对楼板结构人致振动的减振效果。