基于动柔度变化的结构损伤检测

采用一个四自由度的弹簧－质量系统。通过数据计算表明以动柔度作为损伤识别参数比单独用固有频率或振型时的灵敏度高。本文提出了以动柔变化矢量为损伤识别参数,采用神经网络方法建立了动柔度变化矢量与损伤位置和损伤量的关系,解决了结构的损伤定位和定量识别问题,用一个混凝土简支梁模型对该方法进行了验证,说明该方法是切实可行的。     

连续系统动柔度的混合展开

提出一种连续系统动柔度的混合展开表达式，它的前面几项是模态展开，其余各项是幂级数展开。相对于模态展开而言，它有较好的收敛性，计算也相对简单。     

考虑动柔度的高速机械系统单频单重最优平衡方法

本文提出了一种考虑机械结构动柔度的二维单重单频最优平衡模型,可使整机平衡目标与动态性能评价指标趋于一致.采用本方法对GK5-3型双针筒式绷缝机整机系统进行最优平衡,取得了显著的减振效果.     

以动柔度为目标的结构阻尼材料层拓扑优化

为讨论附加阻尼材料层壳体结构在受简谐激励作用时阻尼材料最优分布,采用类似SIMP方法的人工阻尼材料模型构造拓扑优化模型。设计目标为给定阻尼材料用量最小化的结构动柔度,以阻尼材料相对密度作为设计变量。对结构呈现非比例阻尼特性,采用在状态空间下降阶后的复模态叠加法计算结构稳态响应及动柔度。优化过程中用伴随变量法对动柔度进行灵敏度分析。通过拓扑优化算例,验证所提模型及方法的合理性与有效性。     

用附加质量与刚度修改结构简谐激励响应

对修改结构局部刚度和质量参数,从而使其局部简谐激励响应分量满足给定设计要求的动力修改问题提出了一种求解方法,导出了质量与刚度参数修改结果的通解形式。本文方法仅需利用与结构修改自由度相关联的动柔度参数,计算过程简便。文中算例说明了方法的有效性。     

一种机械结构局部动力修改逆问题求解方法

本文对修改机械结构局部刚度和质量参数，从而使其具有给定固有频率的动力特性修改问题提出了一种求解方法，导出了质量与刚度参数修改结果的通解表达式。本文方法仅需利用与修改自由度相关联的动柔度参数，计算过程简便。文中给出了一个算例来说明方法的有效性。     

基于动柔度法的轨道高架桥橡胶垫减振性能研究

为探讨下橡胶垫对桥梁减振效果,基于动柔度法建立车辆-轨道-桥梁耦合的垂向动力学模型,车辆考虑1/8轮对系统,只考虑一系弹簧阻尼计算车轮动柔度,钢轨看作无限长Timoshenko梁,桥梁简化为简支的Euler梁,扣件系统、橡胶垫用线性弹簧阻尼单元模拟,联合车轮动柔度、钢轨动柔度和线性接触动柔度计算频域轮轨力并施加到钢轨上,计算钢轨、道床板、桥梁的动力响应。采用振动加速度级、加速度级插入损失和Z振级插入损失评价橡胶垫的减振效果,结果表明,采用橡胶垫后钢轨振动响应略有增大,Z振级插入损失为–0.81 d B,道床板振动响应大幅增加,Z振级插入损失为–10.3 d B,桥梁的振动响应减小明显,Z振级插入损失为:15.6 d B,计算结果表明橡胶垫能有效的降低桥梁结构振动,相关的研究为桥梁的减振降噪提供了一定参考。     

一种转角动柔度间接测量技术及在实验模态综合法中应用

将谐波集中力矩等效为谐波集中力系,用转角数值微分公式构造一种全新的转角动柔度间接测量技术,克服实验模态综合法中转角难测量与集中力矩难加载的困难。该间接测量技术无需附加任何质量块与施加集中力矩及集中力系,只需几次锤击实验或扫频实验,即可将集中力矩作用下的转角动柔度用集中力作用下的平动动柔度线性表示。将转角动柔度的间接测量技术应用于基于定频剩余动柔度的实验模态综合法中,数值实验表明,该转角动柔度间接测量技术切实可行,能有效解决实验模态综合法中界面自由度不匹配问题,可提高实验模态综合法精度及可靠性。     

基于模态柔度矩阵的结构损伤识别

基于模型修正技术的结构损伤识别方法,无需事先知晓结构的损伤位置,比仪器直接探测更具优势。模型修正大多以模态频率和振型为修正目标。然而,结构损伤对系统的模态频率和振型影响较小,采用模态频率和振型为目标的传统修正方法,难以识别出结构的损伤。为此,引入对结构损伤极为灵敏的模态柔度矩阵,研究以模态柔度矩阵为目标函数的损伤识别方法。选取某带孔的矩形长铁片为研究对象,沿其纵向等分为31块,计算模态柔度矩阵关于各等效模量相对量的灵敏度。结合灵敏度矩阵,利用实测和有限元模型间的柔度矩阵残差建立目标函数,并引入正则化方法求解目标函数的超定方程组。经过9次迭代目标函数收敛,损伤识别结果与实际值保持高度一致,从而验证该方法的正确性和实用性。     

用柔度传递方法计算一维结构的轴向反应

本文根据一维结构体系中节点上、下柔度的概念,由节点的平衡条件和杆件的位移协调条件,导出了节点上、下轴向柔度的传递计算公式,并提出了用柔度传递方法求解一维结构的轴向静力和动力反应的方法。     

浮置板轨道动柔度计算方法及隔振性能研究

根据浮置板轨道的结构特点,建立了能反映浮置板轨道动态特性的力学模型,并提出了该模型的动柔度求解方法,通过数值计算分析了浮置板轨道的隔振性能及其影响因素。计算结果表明,浮置板轨道的隔振性能在中频段受浮置板自身弯曲振动固有特性影响较大;在同一块浮置板跨度内不同位置处其隔振性能有些差别,但在大多数位置隔振性能变化不大。改变单块浮置板长度对轨道系统的隔振性能影响不是很大,不同长度的浮置板传递给基础的力沿轨道方向的衰减过程是相似的。     

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。     

基于行波方法的智能悬臂梁振动控制

从振动波传播的观点，基于行波理论研究了一维悬臂梁的振动控制方法。以Bernoulli-Euler梁模型为研究对象，研究了行波理论建模和分析方法。在此基础上，基于横向位移、横向转角、应变这三种不同测量信号，应用波传递和反射的关系式，分别设计了行波控制器，并推导了时域和频域的控制力。最后对一悬臂梁进行了振动控制，数值算例表明了行波控制是有效的。     

基于多指标控制的聚氨酯阻尼材料动态力学性能稳健性分析

强震或强风下,建筑结构中的隔震或消能装置受力大、变形大,这就要求阻尼材料的阻尼系数高,适用温度与室外环境匹配,具有大阻尼温域.目前,聚氨酯阻尼材料难以同时满足上述诸多指标性能,因而无法广泛应用于建筑结构减震领域.本文选择了玻璃纤维、石墨烯、四脚状氧化锌晶须及受阻酚小分子四种增强填料,以同时提高聚氨酯材料的阻尼性能、力学...     

基于灵敏度分析的结构动态载荷识别研究

对结构动态载荷反演问题进行深入研究,提出了一种基于灵敏度分析法的结构动态载荷识别时域分析技术。将结构输入动态载荷表示为一系列参数的形式,通过灵敏度迭代分析来确定相应的载荷参数,从而确定结构的动态输入载荷。在灵敏度迭代求解过程中,为减少响应测量噪声引起的影响,引入正则化求解技术来寻求满足工程要求的稳定近似解。最后提出的方法成功应用于正弦级数迭加形式的输入载荷识别,仿真结果表明灵敏度分析法在载荷识别中是有效的。     

带有弹簧-质量-圆柱壳耦合结构自由振动分析

采用子结构导纳法研究了简支边界条件下带有多根弹簧-集中质量-圆柱壳耦合结构的自由振动。根据已有结果,通过求解多根弹簧等效刚度的推导思路,采用柔度法得到各子结构矩阵元素的柔度系数,进而求得集中质量带有多根弹簧的圆柱壳耦合结构自振频率及模态理论公式,并与已有文献结果作对比,证明了本文理论推导的正确性。应用本文理论方法进一步求解了集中质量带有三根弹簧圆柱壳耦合结构的自振频率及振型,并与建立的ANSYS有限元模型分析结果作对比,二者结果误差很小,可以忽略,再次验证本文理论的合理性及正确性。     

基于输入估计方法的振动主动控制试验研究

针对一种基于随机游走和输入估计策略的振动主动控制方法进行了试验研究。该方法涉及的动力学模型既依赖于受控系统的基本物理参数,又与未知的外扰激励密切相关。首先采用模态识别方法离线辨识系统的物理参数,以获得系统状态方程,再利用随机游走模型将未知外扰视为辅助状态量来构造新的状态方程,并借助Kalman滤波原理对新状态方程中的未知状态进行估计,进而得到未知状态和外扰的估计值。根据系统已知的测量输出、未知状态及外扰的估计值构造目标函数,应用LQG方法求解控制器增益,得到考虑未知外扰的最优控制输入。以柔性悬臂梁模型作为受控对象,对其实施振动主动控制,试验结果表明,该控制方法能有效抑制模型的前四阶模态振动,特别是对低阶模态的控制,其效果远优于经典LQG控制方法。     

动力总成悬置系统频率和解耦率的稳健优化方法

由于测量误差、安装误差及老化等原因,动力总成悬置的刚度存在一定程度的误差或波动,从而悬置系统的频率和解耦率必然有一定程度的不确定性。考虑到通常容易得到悬置刚度的变化范围,在不需了解其统计特性的情况下,采用区间数描述悬置刚度、悬置系统的频率及解耦率的不确定性。给出了计算悬置系统频率和解耦率变化范围的改进区间截断方法,并验证了其计算精度。为提高悬置系统频率和解耦率的稳健性,提出一种区间型稳健优化方法（简称区间优化）对悬置刚度进行稳健设计。对某轿车悬置系统的频率和解耦率进行了稳健优化,结果表明,对于该悬置系统,稳健优化方法可以较大幅度地提高悬置系统侧倾和俯仰方向频率的稳健性,避免了悬置系统与其它零部件产生共振。与确定性优化相比,悬置系统在垂直方向和绕发动机曲轴扭转方向解耦率稍有降低,但能够满足悬置系统解耦布置的要求     

基于最优时延反馈控制的主-被动非线性隔振方法研究

非线性隔振系统的有效隔振频率区间要求越过跳跃区间,大于向下跳跃频率.然而,在跳跃区间内,当系统响应振幅位于幅频曲线的非共振支上时,系统具有隔振效果,问题在于如何将振幅保持在非共振支上.当初始条件或激励频率变化使系统响应幅值位于共振支时,提出利用最优时延反馈控制将幅值从共振支切换至非共振支.时延反馈控制虽然使系统处于混沌状态,但振幅得到了充分降低.待混沌状态稳定,且系统状态位于趋向于非共振支的流域中时,撤除反馈控制,系统将恢复简谐振动且振幅最终落在非共振支上,实现了在跳跃区间内的有效隔振,从而拓宽了非线性隔振的频率区间.通过数值仿真计算,验证了本方法的有效性;同时,也证实了基于最优时延反馈控制和准零刚度的非线性隔振系统适用于低频隔振.     

基于长冲程振动台导轨弯曲校正的低频振动传感器校准方法

针对长冲程振动台的导轨弯曲对于基于振动台的低频振动传感器灵敏度幅值校准的影响,采用机器视觉方法测量导轨弯曲.通过建立校正模型消除导轨弯曲的影响,以提高灵敏度幅值的校准精度.导轨弯曲测量结果表明,被校振动传感器的负载越大,导轨弯曲越大,对灵敏度幅值校准的影响越大.与地球重力法的对比试验表明,在0.04 ～2 Hz范围内弯...