基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。     

薄壁结构在随机噪声载荷作用下的振动响应离散度分析

飞行器结构存在制造公差,各个结构体的质量、刚度、阻尼都会有差异,使得结构的传递系数产生很大的离散性,因此结构在随机噪声载荷作用下的振动响应是随机的,具有一定的离散度。以金属薄壁单元为研究对象,对典型测点得到的1/3倍频程振动响应能量谱进行对数正态分布检验,计算响应能量谱的标准偏差,得到振动响应离散度,对离散度的大小进行讨论。     

温振复合载荷作用下多层壳结构随机振动响应有限元分析

介绍受复合载荷作用结构动力分析的背景和意义.从工程应用的角度,探讨温度与随机振动载荷作用下结构动态响应的有限元分析技术,包括对流边界条件下温度场的求解、热应力计算、预应力刚度矩阵的建立、响应功率谱分析等.然后以一种典型多层壳结构为研究对象,根据其在温振复合试验中的受试状态建立有限元模型.在此基础上,采用模态迭加方法和等效黏滞性小阻尼条件,计算复合载荷作用下的振动加速度响应,并与单一振动载荷作用结果进行对比,结果发现,由于环境温度的升高,结构的振动模态频率降低,而振动响应增大.分析结果可作为多层壳结构可靠性试验方法选取的参考依据.     

多模态振动控制系统参数优化研究

通过建立多自由度结构减振系统多模态控制的力学模型,研究了多重调谐质量阻尼器减振系统的参数优化及最优振动控制效果。首先根据多自由度系统的多模态控制的特点,导出了多自由度结构及减振系统的传递函数和动力放大系数。利用动力放大系数最小作为优化目标,对减振系统进行了参数优化研究,进而研究了单模态控制和多模态控制的最优振动控制效果。结合实例计算与分析表明,该方法具有适用性强和精度高的特点。     

应用CAE技术进行汽车乘员室声学分析与优化

近年来,由于具有节省成本和开发时间的优点,采用计算机仿真技术对结构进行振动和噪声分析已经越来越受到工业界的重视。应用有限元法和边界元法相结合的技术对汽车乘员室进行噪声分析可以大大减少计算时间,并能保证计算精度。具体地,计算声压响应时,首先应用有限元法进行车身结构的频率响应分析,然后将计算所得的结构壁板速度响应作为内部声腔的边界条件,采用边界元法计算乘员室内部的声响应。最后对声压峰值处的结构进行壁板贡献度分析,并对贡献度最大的板件进行阻尼处理,有效地降低乘员耳部的声压响应峰值。     

随机振动环境下结构的疲劳失效分析

讨论了随机振动响应的统计特性分析、结构响应的动应力与常规疲劳载荷的关 系,如何将结构响应动应力等价为常规的静力疲劳载荷,利用Ｓ－Ｎ曲线和名义应 力法对结构寿命的估算方法等。完成了用功率谱密度表示的随机振动载荷作用下悬 臂板结构的响应分析以及疲劳寿命估计。     

碳/碳复合材料加筋板结构热声疲劳应力计算与寿命预估

高超音速飞行器中大量使用复合材料薄壁结构,而高温强噪声的恶劣工作条件严重影响复合材料薄壁结构的耐久性和完整性。利用有限元方法计算两边固支碳/碳复合材料加筋板在不同温度和声压级下的振动响应,得到危险点的应力响应时间历程、应力均方根值与应力功率谱密度。使用优化的雨流循环计数法对碳/碳复合材料热声疲劳动应力响应进行循环计数,分析热噪声载荷下加筋板危险点的应力响应情况,并结合线性损伤累积理论和疲劳寿命曲线预估结构的疲劳寿命。将结果与国外热声疲劳试验结果进行对比,验证了所提方案计算仿真的正确性。     

多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。     

基于小波尺度谱的转子系统碰摩声发射特性

针对转子系统动静件间发生碰摩时会引起弹性应变而产生声发射,进而可利用声发射来辨识和诊断碰摩故障的特点,首先对碰摩声发射和碰摩振动信号进行了试验对照研究,讨论基于声发射的碰摩辨识别方法的独特优越性.然后,着重对碰摩声发射的特性进行了试验研究,并借助于小波尺度谱优越的时频分析性能,利用小波尺度谱对碰摩声发射的时频特性、传播特性和频散特性等进行了详细分析.分析结果显示小波尺度谱非常适合碰摩声发射这种频率丰富、非平稳和非线性的多模态波,是模态声发射分析的有力方法.     

阻尼连续体简谐基础振动的有限元实现方法

针对简谐基础激励下,阻尼连续体响应结果数值计算存在刚体位移、约束方式、载荷施加方式和数值算法稳定性等限制,依据连续体基础振动原理和有限元数值计算实现过程推导,提出一种求解简谐基础振动响应的有效方法——静力等效载荷法。该方法依据连续体等效载荷形式,结合通用有限元软件和自编数据处理程序,将简谐基础振动问题转化为固定基础的载荷简谐振动。通过某航空涡轮发动机气流测温探针简谐基础振动试验和仿真结果对比表明,静力等效载荷法能够有效地求解阻尼连续体简谐基础振动问题,具有实现简单、结果准确和响应结果直观的特点,且克服了时间历程法和反映谱法的诸多限制,为复杂阻尼结构简谐基础振动、基础冲击和非简谐基础振动等问题求解提供了新思路。     

关于计算机模拟齿轮噪声振动源的研讨

本文提出了一种计算方法,用以模拟作为齿轮噪声振动源一对渐开线圆柱直齿轮运动,即通过由静态传动误差间接处理内激励力,解出以传动误差为耦合变量的振动微分方程来得到动态传动误差;并建立了相应的具有频谱分析功能的数字模拟系统,试图为振动源机制的研究提供一个有力的工具。     

相关函数幅值向量及其在结构损伤检测中的应用

提出了互相关函数幅值向量的概念,阐述了形成CorV的基本原理。并且证明了结构在频率成分一定的随机激励下,CorV只与结构的频率响应函数有关,规范化后的CorV具有固定的形状,从而CorV可以看作结构在这种激励下的一种固有特性。因此定义互相关函数幅值向量置信度判据来标定结构CorV的变化,以此来识别结构的损伤。文中还研究了测量噪声对CorV的影响,当信噪比(SNR)或损伤增大到一定的程度时,测量噪声的影响可以忽略。因此用CorV来检测结构损伤具有工程应用上的可行性;同时发现无论有无测量噪声,损伤结构与完好结构CorV之间的CVAC随着损伤程度的增大而单调下降,因此CorV也可用来判定损伤的程度。CorV具有固有振型的特点,但无需进行模态测试,而是直接由结构在随机激励下的时域响应信号获得,因此,基于CorV的结构损伤检测方法为环境激励下的结构损伤检测研究提供了理论基础。     

振动压路机非线性模型及仿真实验

在研究土体塑性变形时力与变形关系的基础上,建立非线性振动压路机模型。结合某型振动压路机选取了系统参数并计算固有频率,根据选定的数值进行在不同激振力频率下的数值仿真。根据振动压路机实验获取并分析实验数据,得出非线性振动压路机的系统响应特点并验证系统模型的可用性,为研究振动压实提供理论依据。     

环形压电双晶片驱动式振动送料器

为了满足现代工业领域中对轻、薄、小产品平稳输送的要求,提出了一种采用环形压电双晶片作为驱动源的新型振动送料器。设计了振动送料器结构,分析了振动送料器的工作原理,测试了压电双晶片振子的性能,利用有限元软件ANSYS确定了压电双晶片振子的工作模态,研制了送料器样机并进行试验测试。试验结果表明：当振动频率为86.5～91.5Hz时,送料器具备输送物料的能力;当系统共振时,输送速度最快,随着电压的增加,送料速度呈线性关系增加;与同型号的电磁振动送料器相比,研制的环形压电双晶片驱动式振动送料器消耗电流仅为其16%,工作噪声下降22dB,输送稳定性好。     

轴向柱塞泵壳体降噪区域识别

为了精确识别轴向柱塞泵壳体降噪区域,首先,搭建液压-多体动力学耦合模型,求解结构噪声激振力;然后,分析零部件模态并试验验证,建立装配体有限元模型,开展基于模态的振动响应分析,通过振动实验验证模型准确性,搭建轴向柱塞泵声学边界元模型,分析其辐射噪声特性;最后,基于声学传递向量原理,开展模态及板面声学贡献量分析,对壳体噪声辐射板面进行合理划分,分析其对关键频率下辐射噪声的贡献量。研究表明:轴向柱塞泵振声模型具有良好的准确性;某板面在辐射噪声突出的1350 Hz频率下,其声学贡献量达到46.1%。精确识别了轴向柱塞泵壳体降噪区域,为其降噪优化设计提供有效指导。     

七桥混合耦连油气悬架车辆仿真与试验

将某七桥车辆的油气悬架系统混合耦连并对其原理和结构进行分析,建立了整车十七自由度动力学模型。基于整车结构和数学模型,以Simulink为主平台,搭建了整车的Simulink/AMESim联合仿真模型,仿真激励为白噪声法生成的相关性路面时域模拟信号。确定所需仿真参数后,进行整车的联合仿真和实际道路试验研究,得到了40 km/h和60 km/h车速下的对比曲线。对比结果显示,质心加速度均方根和功率谱密度峰值的仿真数据与试验数据的相对误差小于8%,仿真结果与试验结果基本吻合,说明所建立的整车模型具有较高的准确性,可以作为整车特性研究的依据。     

光寻址电位传感器的噪声分析与信号处理方法研究

鉴于光寻址电位传感器(LAPS)的响应信号较弱,传统的抽取频域基波分量的方法易受信号漂移和随机噪声的影响,提出了一种基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法。基于光寻址电位传感器件的理论模型构建了其等效电路模型,推导得到输出信号的表达式,分析了漂移与噪声产生的原因及其抑制方法。通过实验检测了不同pH值的溶液,并采集了系统输出的光电流信号。求取信号傅里叶变换后频域中的基波分量、二次谐波分量、三次谐波分量的谱线幅值的均方根,然后对归一化电流-偏压(I-V)特性曲线进行卡尔曼滤波。实验结果表明,相对于单纯抽取基波分量的方法,基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法使检测结果的均方差(MSE)降低了97%,显著减少了信号漂移和随机噪声对检测结果的影响。     

附加阻尼对巨—子型有控结构的振动控制特性分析

建立随机脉动风载下巨-子型有控结构(meg-sub-controlled structure, MSCS)的动力方程;基于复模态理论, 推导MSCS在随机风载激励下的协方差函数、位移及加速度响应功率谱和均方响应表达式;讨论附加阻尼对MSCS振动控制特性的影响.计算结果表明,巨-子型有控结构的振动控制效果对附加阻尼非常敏感,随附加阻尼取值的变化形成三个不同的控制机理区域;选取合适的附加阻尼, 可以改善结构的控制效果,给出合理的参数选取范围.其控制特性分析可为该新型结构的振动控制、抗风分析和结构设计提供依据.     

Stationary transducer response to planetary-gear vibration excitation with non-uniform planet loading

A relatively simple first-principles mathematical model of a generic planetary gear system is developed. System imperfections included are planet-to-planet variability in planet/ring-gear loading and generic ring-gear imperfections. General formulas for Fourier-series spectrum contributions of fixed-transducer responses to transmission-error vibratory excitations caused by planet/ring-gear tooth-meshing harmonics and ring-gear imperfections are derived, which include predicted effects caused by planet-to-planet variability in planet/ring-gear loading. Good approximations to the coefficient of variation of planet loading (CVPL) are shown to be readily obtainable from measured planet-carrier rotational-harmonic spectra obtained by fixed transducers. The predicted spectrum behavior is compared with fixed-accelerometer response spectra measured from UH-60A planetary systems without and with planet-loading variability caused by a cracked planet-carrier plate. The main features of predicted and measured spectra are in good agreement.     

基于模态叠加法的声固耦合噪声仿真与实验

在ANSYS中建立了长方体箱体的有限元模型,并计算结构模态。将有限元模型和结构模态导入Virtual Lab,计算空腔声模态,用模态叠加法计算耦合声场对激励的响应,得到了声压级分布云图和场点频率响应曲线。设计了长方体箱体的振动噪声实验,将声卡采集得到的噪声信号在Matlab中进行傅立叶分解,得到声场内一点对激振频率的响应曲线。仿真数据与实验数据有较好的一致性。