分布动载荷识别的二维小波-伽辽金方法

根据张量积二维小波理论,利用Daubechies小波的正交性,建立了基于梁结构动力学方程和有限元方程的一维分布动载荷的识别方法,即二维小波-伽辽金方法.该方法将动力学方程和有限元方程由时域转化到小波域中,从而将时域中复杂的卷积关系变成小波域中简单方程组的求解.仿真算例表明,该方法能有效识别一维梁结构上的分布动载荷且计算效率较高.     

基于固有振型的复杂结构分布动载荷时域识别

基于传统的分布动载荷时域识别理论,提出了一种基于固有振型的复杂结构分布动载荷时域识别技术。传统的分布动载荷识别是基于正交多项式理论,在对非正规结构件应用时,需要进行模型坐标映射。基于固有振型的复杂结构分布动载荷识别可以避开模型坐标映射。最后经过有限元仿真实验,验证了此方法的正确性。     

基于ANSYS有限元的结构载荷识别

复杂结构的分布载荷一直是工程应用中载荷识别的难点.推导了基于广义正交多项式的随机载荷识别模型,并且通过ANSYS有限元法对复杂结构的载荷识别进行了验证,为复杂结构动分布载荷识别提供了一种新的理论和方法.     

动载荷识别的小波级数分解法阶次确定

在基于正交小波级数分解法的分布动载荷识别过程中,由于小波级数阶次的不适当选择,造成载荷识别的不准确或计算量庞大。通过矩阵的谱分解,根据Parseval定理,信号在时域中的总能量和频域中的总能量是相等的,给出了随着阶次的增加而趋于收敛的小波级数系数幅值的包络线,将没有确定解析规律的小波级数系数解析化,得到确定的小波级数阶次与载荷识别相对误差的函数关系。根据实际工程需求的识别误差等级来选取小波级数的阶次,给出了待识别动载荷级数分解时选择阶次的理论依据。计算机仿真分别采用单频、多频、实际载荷信号,试验系统采用冲击载荷加载,验证了该定阶方法的正确性和有效性,结果表明定阶理论适用于不同载荷类型。     

动载荷识别的小波级数分解法阶次确定

在基于正交小波级数分解法的分布动载荷识别过程中，由于小波级数阶次的不适当选择，造成载荷识别的不准确或计算量庞大。通过矩阵的谱分解，根据Parseval定理，信号在时域中的总能量和频域中的总能量是相等的，给出了随着阶次的增加而趋于收敛的小波级数系数幅值的包络线，将没有确定解析规律的小波级数系数解析化，得到确定的小波级数阶次与载荷识别相对误差的函数关系。根据实际工程需求的识别误差等级来选取小波级数的阶次，给出了待识别动载荷级数分解时选择阶次的理论依据。计算机仿真分别采用单频、多频、实际载荷信号，试验系统采用冲击载荷加载，验证了该定阶方法的正确性和有效性，结果表明定阶理论适用于不同载荷类型。     

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。     

油膜轴承传动轴系动载系数计算方法

针对传动轴系动载荷变化难以准确用数学函数描述的问题,基于刚体动力学理论,综合考虑轴系刚性与弹性振动特性,提出近似求解动载荷的分析方法,建立轴系动载荷分析模型。通过分析现有油膜轴承试验装置中传动轴系的机械结构组成,推导传动轴系在启制动工况突变时的动载系数计算公式;根据传动轴系的结构参数,确定动载系数取值范围;同时给出该动载系数模型在工程应用中的典型形式。计算表明：轴系在启制动之前,相比没有静压润滑的情况,使用静压润滑的油膜轴承的动载系数相对较小,振动对其油膜稳定性的影响较小。     

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。     

基于载荷二维分布的可靠性分析方法

通过分析随机载荷的统计特征,得到机械零件及系统的可靠度模型。提出载荷的二维分布:横向分布和纵向分布,并分别建立了基于载荷两种分布的可靠度计算模型。基于载荷纵向分布的可靠度模型需要已知每个时刻的载荷分布函数,同时由于样本数量的限制,使得该种方法无法得到实际应用。基于载荷横向分布的可靠度模型则可以直接通过样本进行计算,通过分析两种分布之间的关系说明了基于载荷横向分布模型的合理性。此外,利用基于载荷横向分布模型建立了考虑共因失效时系统的可靠度计算模型。     

匀速旋转弹性薄板分布动载荷时域识别

以典型的基于Kirchhoff假设的匀速旋转弹性薄板为对象,研究其动载荷时域识别技术.首先,从结构动力学的正问题着手,建立弹性薄板在匀速旋转情况下受到分布动载荷时的受迫振动微分方程;然后,选取一种通用厚薄板单元并分析其有限元形式;最后,研究对应的基于广义正交多项式的匀速旋转薄板动载荷时域识别技术.数值算例表明,该时域识别技术精度较高,计算稳定性良好,方法简单有效,适合在工程中应用.     

偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别方法

为了解决偏载下大长径比水润滑轴承分布式动特性参数识别问题,建立水润滑轴承的两支点分布式动力学模型,提出水润滑轴承分布式动特性参数的识别方法,并验证该动特性识别方法的可靠性。通过仿真试验,引入加载和位移信号扰动对轴承分布式动特性参数识别的精度进行分析,开展偏载水润滑轴承分布式动特动特性试验。结果表明：随着激振力振幅扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差线性增加;激振力相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;随着位移幅值扰动的增加,刚度和阻尼系数的识别误差增加;位移信号的相位扰动对刚度系数的影响较小,对阻尼系数的影响较大;若要求刚度和阻尼的识别误差小于10%,则激振力和位移信号的扰动幅值应小于10%;若要求刚度和阻尼的识别误差小于20%,则这2个信号的扰动相位扰动偏差应小于1°。     

基于ANN和动应变的梁桥移动荷载识别及试验

为了实现桥梁上车载参数的快速识别,基于欧拉梁动力解析解分析桥梁挠度和应变对移动荷载的敏感性,选择敏感性更强的应变作为输入参数,研究将人工神经网络(artificial neural networks,简称ANN)用于识别梁桥移动车载的理论和方法。对简支梁桥在移动车载作用下的动应变响应进行理论分析及数值模拟,选取不同工况下的模拟数据对网络进行训练,分析激活函数组合和训练方法对网络精度的影响及噪声水平对动荷载工况下正确识别率的影响。通过车-桥模型动力试验验证该方法的合理性和可用性。结果表明,不同激活函数组合对识别结果影响较小,而不同的训练算法对识别结果影响较大,在应用神经网络识别桥梁移动荷载时,可以通过桥梁的动应变,对车辆的位置、速度和动荷载进行识别。     

融合一维卷积神经网络和双向门控循环单元的APM车辆轮胎径向载荷识别方法

针对轮胎载荷直接测量昂贵复杂及传统载荷识别方法精度低、鲁棒性差的现实,提出了一种融合一维卷积神经网络(1D CNN)和双向门控循环单元(BiGRU)的胶轮车辆轮胎径向载荷识别方法。充分考虑轮胎径向载荷数据的先验信息,以车辆振动响应、车体位姿、运行状态等多源信息构建特征集并经特征选择保留有效的特征子集,构造多时间步输入-单时间步输出的样本用以网络训练。运用1D CNN提取信号的多维度空间特征并输入BiGRU中双向捕获时序特征,得到载荷预测的结果,结合预测精度、泛化性能、鲁棒性能修正理论模型。以APM300型车辆为例进行载荷识别,与传统算法相比,所提方法有效降低了载荷识别的误差,适用于不同运行工况,且能克服不同程度的测量噪声,在工程领域有现实应用价值。     

Research on the parallel load sharing principle of a novel self-decoupled piezoelectric six-dimensional force sensor

This paper presents a novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor which can realize dynamic measurement of multi-dimensional space load. Firstly, the composition of the sensor, the spatial layout of force-sensitive components, and measurement principle are analyzed and designed. There is no interference of piezoelectric six-dimensional force sensor in theoretical analysis. Based on the principle of actual work and deformation compatibility coherence, this paper deduces the parallel load sharing principle of the piezoelectric six-dimensional force sensor. The main effect factors which affect the load sharing ratio are obtained. The finite element model of the piezoelectric six-dimensional force sensor is established. In order to verify the load sharing principle of the sensor, a load sharing test device of piezoelectric force sensor is designed and fabricated. The load sharing experimental platform is set up. The experimental results are in accordance with the theoretical analysis and simulation results. The experiments show that the multi-dimensional and heavy force measurement can be realized by the parallel arrangement of the load sharing ring and the force sensitive element in the novel integrated piezoelectric six-dimensional force sensor. The ideal load sharing effect of the sensor can be achieved by appropriate size parameters. This paper has an important guide for the design of the force measuring device according to the load sharing mode.     

时域内动态载荷识别的径向基形函数法

为了减小载荷识别过程中的不适定性,稳定地实现动态载荷的时域重构,提出了基于径向基形函数的时域动态载荷识别方法。在离散化系统动力响应卷积关系式的基础上,将载荷在时间域内划分单元,采用径向基函数构造载荷形函数,并在整个时间域内进行组装,得到整体形函数响应矩阵,建立载荷识别的正向模型;在此基础上,利用正则化方法实现动态载荷识别。算例表明,该方法能够有效减小核矩阵的规模,改善核矩阵的病态性,在采样时间步长较大且响应存在测量噪声的情况下,可保证动态载荷反演的稳定性和精确性。     

机器人负载惯性参数的快速辨识

机器人的惯性参数辨识是基于动力学模型控制器设计的基础,除了需要辨识机器人自身的惯性参数外,还需要快速准确地辨识负载的惯性参数。针对需要更换负载的工作场景,提出了一种快速辨识负载的激励轨迹,该轨迹不需要经过优化,即可在短时间内覆盖更多的机器人运动状态,从而获得更为全面的采样参数集,提高了辨识效率的同时增强了辨识模型的泛化能力。实验表明,辨识的结果与负载模型的CAD参数符合,机器人关节理论力矩能较好地拟合实际驱动力矩,验证了负载参数的正确性。     

用双剪统一屈服准则求矩形板的极限荷载

采用俞茂宏双剪统一屈服准则求出了矩形板的塑性极限荷载的统一解,得出不同参数ｂ值对极限荷载的影响曲线,从而得出一系列从Ｔｒｅｓｃａ的单剪屈服准则解到双剪屈服准则（俞茂宏,１９６１）的矩形板极限荷载。文献中已有的Ｔｒｅｓｃａ解为本文的一个特例。