能量判据在爆破振动安全中的应用初探

针对现有爆破振动安全判据的某些局限和不足,探讨构建能量判据作为爆破振动安全评价指标.基于MATLAB小波分析工具箱的平台,从能量角度出发,运用小波分析技术对爆破振动信号进行分解,得出各频带爆破振动信号分量的小波频带能量,并构建综合考虑爆破振动强度、频率和持续时间以及受振建(构)筑物固有频率特性等因素影响的折合能量判据.相比现行的振速-频率安全判据,可视为一种进步,其工程应用具有一定实用价值和现实意义.     

基于势能判据的约束模态综合法截断准则

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定义势能判据,推导出势能判据与子结构主模态截断数量之间的关系,据此提出了一种基于势能判据的子结构主模态截断准则。此外对于约束模态综合法,还推导了以机械能为判据的情况,证明了约束模态法中子结构的机械能随截断主模态数量的变化曲线并不是单调的,故不适用于约束模态法。最后将势能判据截断准则应用到地基土—高层建筑相互作用体系的地震响应分析问题中,进一步对所提出的模态截断准则的计算精度进行对比研究。研究结果表明,所提出的势能判据截断准则是十分有效的,而应用于振型叠加法的机械能判据不宜应用于约束模态综合法中。     

结构振动状态空间实现的平衡模态削减

模态削减理论是现代自动控制理论的一个研究方向。本文应用平衡模态削减理论对结构振动状态空间实现的阶数进行削减，削减后的低阶振动系统输出的频率响应与原系统输出的频率响应相差很小，这一技术可以在ＡＭＤ结构主动控制系统中应用，也可以对控制器进行阶数削减。     

线性结构振动亏损系统的实验模态分析

本文设计了一个用速度反馈实现粘性阻尼的结构振动系统并进行了实验和模态参数识别，实验模态分析结果表明，具有非比例阻尼的结构振动系统，在欠阻尼范围内，系统是可以成为亏损的；对于亏损系统，其频响特性只有用广义模态理论才能正确地描述。     

振动模态与声模态的耦合特性分析

本文考察具有弹性壁面的矩形封闭空间中壁板振动模态与空间声模态的耦合特性。采用有限带宽声功率流法研究了壁板的声辐射功率中声-振耦合所作的贡献,给出了内模态耦合系数的计算公式和模态耦合因子的计算公式。研究表明:壁板结构的辐射声功率不仅与外场声场声压、壁板本身的固有特性有关,而且与壁板和内声空间的耦合特性密切相关。     

结构分析的非线性模态综合法

本文导出了一种适用于具有分块线性的复杂结构的非线性振动问题的非线性模态综合法。该法以连接各块的非线性元件的变形量为广义坐标,应用各分块构成的线性子系统的模态特性和非线性连接元件的本构关系建立了积分型的综合方程组。为了提高综合精度,方程组中考虑了各子系统的由高阶模态影响所形成的剩余柔度矩阵。由于以连接元件的变形量为广义坐标,使方程的数目与元件数目相同,从而缩小了解题的规模,提高了效率。文中给出了几个典型的应用算例,证明了本文理论的正确性。     

用于结构振动模态分析的改进的有限元法

提出了两种分别适用于板的面内振动和圆环板弯曲振动模态分析的Fourier级数形式的插值形函数。数值计算结果表明 :对于结构振动模态分析 ,Fourierp_单元法能够有效地提高计算精度及收敛速度 ,特别是对于较高阶的模态效果更为明显。     

结构振动的独立模态和耦合模态的组合控制

基于模态空间控制的基本原理，提出了一种将独立模态控制与耦合模态控制相结合应用于结构振动主动控制中，得以利用两者的优点而使控制更加有效和稳定的方法。利用该组合控制法，可实现在一个控制过程中实时跟踪主被控模态的变化从而对其实施独立模态控制以达到有效地抑制结构的主要振动。而对其它非主控模态则实行耦合模态控制。这样，可使控制系统的稳定性提高、减少作动器／传感器的数量、降低控制能耗，并能在不同的激励下达到最佳的控制效果。     

有阻尼结构线性振动系统的模态综合

研究了线性阻尼结构振动系统的模态综合技术．在线性阻尼结构振动系统实变换进行方程解耦的还原变换的基础上，构造了线性阻尼结构振动系统的固定界面模态综合方法。这一方法克服了以往的模态综合法中无法同时给出子结构刚度、阻尼和质量矩阵，以及只能给出复系数时域方程等不足，可直接给出子结构经模态降阶后的刚度、阻尼和质量矩阵。综合得到的整体方程仍是时域中的实系数二阶振动方程。数值算例表明了本文方法的正确和可行。     

结构工况变形的振动分析

本文对应用模态的分析的方法直接分析了工况下结构的振动信号进行了理论可行性推导，对某引进具体步骤出假设，并给出误差模型，最后分析一个实例，验证了方法的有效性。     

结构振动主动控制理论及实验研究

本文以薄板结构为模型．运用模态分析方法推导并分析讨论了结构振动主动控制的基本原理和原则，在此基础上，采用自适应滤波技术实现了振动主动控制系统，在对一炬形薄板的振动主动控制实验中取得了良好效果。     

埋地管道爆破振动安全允许判据试验探究

为了探究埋地管道的爆破振动安全允许判据而进行现场监测试验,试验利用TC-4850N测振仪和DH3820应变测试系统对埋地管道的爆破振动和管道应变分别进行监测。首先通过不同主振频率下的管道最大轴向应变分析发现最大应变主要集中在35 Hz以下,然后将主振频率小于35 Hz和大于35 Hz的峰值振速统计量分别拟合分析。结果表明:不同频率段的相关参数和萨氏公式有所不同,因此应在一定频率范围内分别确定爆破振动安全允许峰值振速。实际施工过程中应结合具体情况确定爆破施工方案,而不能仅根据模糊的法律规范条款简单决定爆破施工方案。     

爆破振动安全判据研究综述

简要回顾了国内外爆破振动安全判据的发展历程,综合分析了岩石高边坡和地下洞室围岩的爆破振动破坏机理、动力稳定性评价方法和爆破振动对新浇混凝土影响等方面的研究现状与进展,介绍了国内矿山、水电及核电行业采用的有关建(构)筑物、岩石高边坡、地下洞室围岩、基岩以及新浇混凝土的主要爆破振动安全判据标准,并与国外相关标准进行比较。分析讨论了以往爆破振动破坏机理研究中存在的问题以及现有爆破安全判据中的不足,如未对爆破地震波作用下岩体中波的传播问题和边坡动力响应问题的不同破坏机理加以区分,现有爆破振动安全判据中未对振动频率和持续时间的影响加以考虑等。     

包装振动能量采集器非线性拾振结构响应分析

目的以振动能量采集器的拾振结构为研究对象,分析阻尼比、频率、非线性系数、弹性系数和激励振幅对振动响应特性的影响。方法首先对拾振结构建立其物理系统模型,建立模型的动力学方程并进行理论计算。然后,用同伦分析法(HAM)对其响应特性进行计算分析,得到理论计算结果。最后,通过Matlab绘制振动特性基本曲线,得到模拟分析结果。结果非线性系数对振动响应特性的影响较小;减小弹性系数、增加阻尼比、控制系统频率和激励振幅,可以增大响应振幅。结论为振动能量采集器拾振结构的优化设计提供理论依据。     

基于子带能量法的发动机振动信号分析研究

以DA462型发动机缸壁及缸盖外表面的振动信号为研究对象,对发动机振动诊断机理进行研究,在实验的基础上对实验测得的信号用子带能量法进行深入的计算和分析,验证将子带能量法应用到发动机的振动信号分析中,能够对发动机的故障进行较准确的诊断。     

Recent Advances in Mechanical Vibration Energy Harvesters Based on Triboelectric Nanogenerators

With the development of autonomous/smart technologies and the Internet of Things (IoT), tremendous wireless sensor nodes (WSNs) are of great importance to realize intelligent mechanical engineering, which is significant in the industrial and social fields. However, current power supply methods, cable and battery for instance, face challenges such as layout difficulties, high cost, short life, and environmental pollution. Meanwhile, vibration is ubiquitous in machinery, vehicles, structures, etc., but has been regarded as an unwanted by-product and wasted in most cases. Therefore, it is crucial to harvest mechanical vibration energy to achieve in situ power supply for these WSNs. As a recent energy conversion technology, triboelectric nanogenerator (TENG) is particularly good at harvesting such broadband, weak, and irregular mechanical energy, which provides a feasible scheme for the power supply of WSNs. In this review, recent achievements of mechanical vibration energy harvesting (VEH) related to mechanical engineering based on TENG are systematically reviewed from the perspective of contact–separation (C-S) and freestanding modes. Finally, existing challenges and forthcoming development orientation of the VEH based on TENG are discussed in depth, which will be conducive to the future development of intelligent mechanical engineering in the era of IoT.     

粘弹结构动力学分析

本文研究由单一粘弹材料构成的粘弹结构的振动.在时间域和拉氏域内建立了它的动力学方程.给出了粘弹结构的"对偶弹性结构"概念,并用来讨论了粘弹结构的模态特性,证实位移形态可由实模态向量张成的向量空间内加以描述,它就是"对偶弹性结构"的模态向量,无需增广坐标.每个模态自由度含有数个反映蠕变的实特征值和一对反映衰减振动的复共轭特征值.分析了在模态向量空问内的动响应,给出了传递函数(频率响应)和脉冲响应.从而揭示了粘弹结构的动力学特性.     

罗茨鼓风机壳体振动模态分析

应用有限元ANSYS软件对罗茨鼓风机壳体进行动态特性分析,计算风机壳体振动的固有频率与振型,给出振型图。分析结果表明,风机壳体的固有频率高于转子系统的旋转基频,结构振动主要表现为弯曲、扭转和弯扭组合形态。通过风机壳体动态特性分析,能够预知结构设计的薄弱环节,为减振降噪与结构改型提供参考。     

基于统计能量法的变速箱振动特性研究

应用统计能量分析方法对变速箱结构进行高频振动特性的分析。通过有限元计算得到1/3倍频程频带内的模态数目,确定适合统计能量分析的频率范围。研究复杂结构等效质量的试验方法,测量得到两个子系统的等效质量、内损耗因子和耦合损耗因子。结合测量结果,在VA One中建立统计能量分析模型,计算得到随机激励力作用下的振动响应,并与试验测量结果进行对比,验证结果表明所建模型是正确且有效的。运用所建立的变速箱SEA模型计算在实际工作激励下的振动响应。结果表明统计能量分析方法可以有效地对复杂结构的高频振动特性进行分析。