基于ISTA功率谱密度的MATLAB随机过程时域样本再现

面向工程中典型性随机过程,基于频域功率谱密度(PSD)函数,分析和综合了平稳Gaussian过程的时域数值模拟方法,给出了Fourier变换法模拟、线性滤波法模拟、谐波叠加法模拟3种主要模型的数学原理、实现过程和应用特点,并结合ISTA功率普密度图进一步给出了从频域回复到时间域的方法,实现了频率域图谱在时间域上的仿真模拟.     

空间结构三维风时程模拟及其小波分析

基于谐波叠加法和快速傅里叶变换提出改进方法,用于大跨空间结构的三维相关风速时程模拟。风速功率谱被分解为频率谱函数和相干函数;研究表明在空间三个方向上模拟风速功率谱皆收敛于目标风谱。小波分析在时域和频域上同时具有良好局部化特性。使用小波技术对模拟的风速时程进行时频分析,利用离散小波变换分解和重构风速时程,用小波系数描述风速信号特性。采用最大熵值法减少风速时程分析在时频域上的信息损失并提高效率。计算显示,改进方法速度快、精度高,弥补了传统手段模拟空间结构三维风速时程耗时冗长、精度低的缺陷,小波分析在风速时程分析中具有理想的可靠性和保真性。     

基于高斯混合模型的非高斯随机振动幅值概率密度函数

针对非高斯振动信号的幅值概率密度函数难以用数学模型表述的问题,提出了基于高斯混合模型的非高斯概率密度函数表示方法。首先,基于时域样本信号得到非高斯振动信号的高阶矩估计值。其次,基于高斯随机过程偶次高阶矩之间的定量关系,结合二阶高斯混合模型建立方程组,求解得到混合模型中每个高斯分量的方差和权值。然后,将各高斯分量的权值和方差代入高斯混合模型,得到适用于对称非高斯振动信号的幅值概率密度函数。最后,通过仿真信号和实测振动信号,验证了该方法的有效性和适用性。     

地震动统一时频谱特性及其在人工合成中的应用

传统地震动时域或频域理论模型不能充分反映地震动时频域的非平稳性。利用现代信号分析方法可以获得非平稳时变功率谱及演变谱,但缺乏精度评价标准。在理论和计算分析的基础上,确认小波包分解方法是建立时变功率谱的有效工具,并依据时频边缘条件提出时频谱分析精度评价标准。在地震动时频特征统计分析的基础上,认为地震动时频谱由多峰平滑谱和非平稳噪声谱两部分构成。分别建立由多峰平滑功率谱和非高斯频域噪声谱构成的地震动频域谱模型以及由多峰平滑时域能量谱模型和非高斯时域噪声谱模型构成的地震动时域谱模型。由此形成的时频谱模型在时频特性表征、函数表达、精度及多维分析等方面均有较强的统一性。依据统一时频谱进行调整或人工合成的地震动具有良好的精度和强非平稳性。     

封装对MEMS高G值传感器性能的影响

以一种新型高G值MEMS加速度传感器为例进行有限元模拟，将实际封装简化为一种最简单的封装结构，进行频域分析和时域分析，讨论粘结传感器芯片和封装基体的封接材料对其输出信号的影响。频域分析表明，封接材料的杨氏模量对封装后加速度传感器整体的振动模态的影响很大，封接胶的杨氏模量很小时会致使加速度传感器的信号失真，模拟表明可选用杨氏模量足够高的环氧树脂类作高G值传感器的封接材料，时域分析静态模拟表明，封接材料的杨氏模量对最大等效应力，最大正应力以及沿加载垂直方向的正应力的最大值与最小值基本无影响，时域分析动态模拟表明，随着封接材料杨氏模量的提高，动态模拟输出的悬壁末端节点位移的波形和经数字滤波后输出的信号变好，封接材料的杨氏模量不影响输出信号的频率和均值，在加速度脉冲幅值输入信号变化时，悬壁梁末端位移平均值输出领带信号与输入有良好的线性关系。     

基于改进T-B谱方法的高层建筑风致疲劳损伤分析EI北大核心CSCD

疲劳损伤评估方法(包括时域法和频域法)是结构耐久性设计的重要内容,提高其评估精度和效率具有重要的工程意义。相比时域法而言,频域法计算简便且高效,但精度较低。该研究利用频域Tovo-Benasciutti谱方法(T-B谱方法),并结合高层建筑风致疲劳分析,提出了基于T-B谱方法关键参数包络值的改进方法。首先,以高层建筑顺风向、横风向以及耦合风振疲劳损伤为研究对象,并以时域雨流法为基准,评价了原有两种T-B谱方法的计算精度;其次,基于该方法关键参数的分析结果,利用数值模拟,确定了该参数的包络值;最后,基于该包络值提出了改进的T-B谱方法,同时验证了其有效性。研究结果表明:随着反映材料疲劳特性曲线(S-N曲线)的斜率参数m增加,时域雨流法和原有频域T-B谱方法的误差逐渐增大;相比原有T-B谱方法,改进的方法具有较高的预测精度,以横风向疲劳损伤(m=3)为例,其平均误差降低程度分别为77.49%和55.38%。     

钢质天线结构风振疲劳寿命估算方法比较研究

根据一屋顶钢质天线结构气弹模型风洞试验结果,计算了疲劳分析关键点处的应力响应功率谱;基于疲劳累积损伤理论在频域上用等效窄带法对钢天线进行寿命估算;同时,根据关键点处的应力响应功率谱,用Monte Carlo方法模拟了应力时程响应,并用雨流法对应力时程响应进行计数,用Goodman法则考虑平均应力的影响后得到应力范围出现的概率,然后拟合了应力范围的概率密度函数,对天线进行寿命估计.结果表明,采用两种方法估算的结构风致疲劳寿命相近;平均风对结构的疲劳寿命影响很小.     

雨流循环均值-幅值二维联合概率密度的实用算法

在实际工程结构疲劳损伤计算中，经常忽略雨流循环均值，而只考虑幅值的影响。这对计算结果会带来一定的误差，尤其是那些对均值影响比较敏感的材料来说更是如此。若考虑雨流循环均值的影响，在时域计算中可以很方便地实现，但在频域中则必须得到雨流循环均值-幅值二维联合概率密度。本文针对工程中常常遇到的平稳Gauss随机过程，提出由结构响应的PSD得到雨流循环均值-幅值条件概率的简便计算公式，进而结合Dirlik经验公式直接计算出雨流循环均值-幅值二维联合概率密度函数的实用方法。     

植物微弱电波信号的时、频域分析

在时域和频域上对植物电波信号进行了分析.植物电波信号的幅值处于μV级量级,是一种微弱信号;随时间变化剧烈,在不同时刻的取值关系松散;植物电波信号属于低频信号,其功率谱主要分布在小于5 Hz这一频段.     

某型弹性高速车辆系统振动传递特性研究

列车高速化和轻量化导致轮轨激扰频率增大、车辆系统高频振动成分增多,深入研究弹性车辆系统振动传递特性对认识高速列车振动内在机理和确保优良的动力学性能具有重要意义。建立了动力学参数完全相同的高速弹性和刚性车辆系统两种动力学模型,弹性模型中车体、构架和轮对均处理为弹性体。从时域和频域研究了弹性车辆系统振动特性,对比分析了刚柔两种车辆系统在振动加速度幅值、频率分布、频率传递及振动能量等方面的特征。结果表明,车辆系统的刚柔处理方式对振动有重要的影响,且全弹性体处理方式可以获得更为丰富和准确的研究结果。车辆系统在从轮对到构架以及车体这一自下而上的振动传递过程中,三者对应的振动加速度幅值、振动频率分布和功率谱密度值大致呈一个数量级的递减趋势;频域上,轮对旋转频率对应的功率谱密度在弹性振动频率中得到明显加强。