多自由度Duffing系统受演变随机激励的非平稳响应

用等效线性化法将受演变随机激励的非线性多自由度Ｄｕｆｆｉｎｇ系统等效为线性时变系统,用虚拟激励法来求解该时变系统的非平稳响应。具有计算简单、精确、效率高的特点。该演变随机激励的谱密度不局限于白噪声和过滤白噪声,各激励之间可以存在相位差。该方法的计算精度由Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ法得以验证。     

基于液-固耦合有限元分析方法的气-液型减振器补偿阀性能研究

通过实验和有限元模拟,对比分析了轿车悬架双筒式气-液型减振器的两种典型结构的油液补偿阀工作性能的差异。利用ADINA有限元分析软件分别建立了两种补偿阀的结构动力学模型和流体动力学模型,进行了油液补偿阀的液-固耦合动态响应计算分析,得到了两种补偿阀的非线性节流特性、流场特性以及补偿阀阀片的动态响应特性。分析表明,两种补偿阀的节流孔结构不同,导致二者的补偿能力具有较大的差异,从而使得此二种减振器的空程性畸变临界速度点具有较大差异。当流量较大时,节流孔的节流作用对补偿阀的性能影响较大,通过合理设计节流孔结构,可以有效地提高双筒式气-液型减振器的空程性畸变临界速度点,提高减振器的高速工作性能。     

周期和随机联合激励作用下滞回系统非平稳随机响应的一种近似方法

提出了一种用于求解非平稳随机和确定性谐波联合作用下,单自由度滞回系统非平稳响应的统计线性化方法。首先,在系统响应表示为确定性和零均值非平稳随机分量之和的基础上,将原滞回运动方程等效地化为两组耦合的、分别以确定性和随机动力响应为未知量的非线性微分方程。随后,利用统计线性化方法处理非平稳激励下的随机运动微分方程,导出关于随机响应分量二阶矩的Lyapunov微分方程。联立Lyapunov微分方程与确定性运动微分方程,并利用标准数值算法求解响应。最后,数值算例验证该方法的适用性和精度。     

一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命分析方法

提出了一种多轴向随机激励下结构疲劳寿命估计的频域分析方法。首先,对结构进行频响分析,得到在基础加速度激励下的应力频响函数矩阵,通过随机振动分析,得到结构应力的功率谱密度矩阵;其次,采用等效的Von Mises应力功率谱密度将多轴应力问题转化为单轴应力问题;最后,利用单轴应力疲劳寿命估计的频域分析方法对结构疲劳寿命进行估计。对一典型构件在多轴向随机激励下的疲劳寿命进行了计算,并与实验结果进行了对比。另外,对构件在多轴向同时激励与单轴分别激励的疲劳损伤结果进行了对比分析,表明多轴向同时振动具有明显的多轴效应,因此进行多轴向振动疲劳研究十分必要。     

一种多轴向耦合随机激励下缺口试件振动疲劳寿命预测方法EI北大核心CSCD

提出了一种多轴向耦合随机激励下缺口结构振动疲劳寿命预测的频域分析方法。实施了缺口试件的双轴向随机振动疲劳试验,研究了两个振动轴向上载荷谱之间的相干性和相位差对缺口试件疲劳损伤的影响规律;通过随机振动分析计算得到试件缺口根部各节点的应力功率谱密度矩阵,并假设缺口试件裂纹萌生点为历经von Mises应力最大均方根值的节点;缺口试件疲劳临界点可由疲劳裂纹初始点和修正临界距离理论确定;在疲劳临界点处通过Carpinteri-Spagnoli频域准则计算缺口试件的振动疲劳寿命,并与试验结果进行了对比。结果表明:该多轴缺口疲劳预测方法具有较高的预测精度,绝大部分预测结果都在3倍误差带内。     

任意随机激励下结构随机振动分析的一种数值方法

应用复化Cotes数值积分方法改进精细积分方法,建立一种新的高效的精细积分方法：C-PTSIM,并基于有限元理论讨论了此方法在任意随机激励下线性结构随机动力响应的应用。采用复化Cotes积分方法计算结构动力响应状态方程一般解的积分项,推导出随机激励下结构动力响应的显式表达式,利用一阶矩和二阶矩运算规律计算结构响应的均值和方差。C-PTSIM方法避免了精细积分过程中系数矩阵求逆问题,有效改善了精细积分在时间步长内载荷线性化假设带来的误差,在不改变时间步长时采用高次数复化积分时获得与更精细步长时同样精度的结果,表明该方法对时间步长的弱敏感性,并能节省大量的计算时间。基于此方法给出结构随机振动响应分析算例,并与其他方法对比,说明了该方法的高效率和高精度。     

多频耦合的航空发动机转子系统动力特性分析

研究耦合转子系统动力学特性.建立了4个周期激励作用的水平刚性转子--滚动轴承系统的动力学模型,用数值方法得到了系统在不同转速组合、径向游隙和作用力条件下的时域图、频谱图和轴心轨迹图.研究表明:支承轴承径向游隙和径向力对系统动力学特性有明显的影响.     

车桥耦合系统在随机激励下的动力分析及其应用

通过建立随机激励下的车桥耦合系统的空间动力模型,研究了提速条件下上承式钢板梁的加固问题。根据实测的轮对加速度,由时间序列自回归模型生成随机激励作为系统的输入,对列车通过桥梁的全过程进行了计算机模拟,得到桥梁的动力响应,并对计算结果进行了统计分析。根据计算结果,设计了上承式钢板梁桥的加固方案,对实际桥梁进行了加固。在桥梁加固前后分别进行了现场测试,结果证明了本文分析方法的正确性和加固方案的合理性。     

一种基于近似模型管理的多目标优化方法

针对实际工程优化问题,为了提高效率和减少近似模型带来的误差,提出一种基于模型管理的多目标优化方法。利用加强径向基插值函数在整个寻优区域内构造目标和约束的近似模型,结合微型多目标遗传算法寻找当前非支配解。通过模型管理方法更新近似模型,并控制由于近似模型带来的误差和更新次数,最后将误差控制在一定范围内的多个非支配解当作实际问题的解。在测试函数中验证了此方法的效率及非支配解的精度和分布的均匀性。最后成功应用于车身薄壁构件的耐撞性优化中,表明了可用于求解复杂的工程优化问题。     

基于参数激励的两自由度耦合MEMS谐振式陀螺

模态耦合是微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)陀螺仪的主要误差来源,针对这个问题,首先从建立陀螺的两自由度动力学模型入手,研究非理想模态耦合条件下的参数激励方法。然后,将多尺度法、龙格-库塔法(Runge-Kutta methods)和牛顿迭代法（Newton-Raphson method）等综合分析方法应用于该模型,表征模态耦合对参数驱动的影响。最终的仿真结果表明,通过适当调节参数激励的强度可以有效地放大两个模态的振动振幅,特别是当参数激励进入不稳定区域时效果更明显。而耦合项会引起微陀螺模态之间的能量传递,产生的影响是响应振幅会被修正,并且刚度耦合可以提升不稳定区的阈值,改变共振频率。这些结论有助于设计者改进和提高MEMS陀螺仪的设计及性能。     

风荷激励下天线结构的随机振动分析

研究随机天线结构的风激随机振动响应问题。考虑天线结构物理参数、几何尺寸和结构阻尼的随机性,在基于随机因子法对结构进行动力特性分析的基础上,从结构风激随机振动响应在频域上的表达式出发,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了随机天线结构在风荷激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。以8米口径天线为例,分析了结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对天线结构风激位移响应均方值和应力响应均方值随机性的影响。     

随机激励下振动系统非线性特性定性方法研究

结合FPK方程和非线性等效原理,对随机激励下的分别含有非线性阻尼、非线性刚度的单自由度系统计算等效阻尼及等效刚度。结果表明:非线性系统的等效线性频响函数图及奈奎斯特图随外激励量级的变化而变化,不同非线性类型的等效频响函数及奈奎斯特图随外激励量级的变化规律不同,从而给出了对根据实测频响函数与奈奎斯特图变化规律定性分析振动系统非线性特性和软硬特性的方法,为真实非线性动力学系统建模提供了理论依据。最后应用此方法对铝蜂窝夹层板的随机试验数据进行定性分析,得到结果可用于指导建模。     

非线性隔冲减振器设计探讨

考虑非线性阻尼特性、非线性刚度特性,对非线性减振器的设计进行初步研究,同时设计油液阻尼减振器并进行了试验研究,获得了一些初步的结论     

车桥系统耦合振动分析的数值解法

将整个车桥系统划分为车辆与桥梁两个子系统，采用分离的车辆和桥梁运动方程，提出了车桥系统耦合振动分析的数值解法，该法以车轮与桥面钢轨之间位移协调作为收敛条件，在每一时间步长内运用了Newmark-β积分格式。并运用所编制的程序对京沪高速铁路南京越江桥三塔PC箱钢桁叠合主梁斜拉桥方案的车桥动力响应进行了分析，计算结果表明了本文方法的可靠性与有效性。     

多点激励下隔震桥梁非线性随机振动的时域显式迭代模拟法

由于地震动的随机性与空间变异性、隔震支座的非线性特征及其安装数目少的特点,隔震桥梁地震响应分析是一典型的多输入局部非线性随机振动问题。采用Bouc-Wen模型描述隔震支座的非线性恢复力,建立多点地震激励下隔震桥梁结构的运动方程,并将得到的非线性运动方程改写为关于状态变量的拟线性方程,基于精细时程积分法和龙格-库塔法构造拟线性方程及隔震支座滞回位移方程的时域显式降维迭代求解格式。再以此高效算法为基础,应用随机模拟法计算多点激励下隔震桥梁随机地震响应的统计量。数值算例表明,所建立的方法计算速度快、精度高,可用于实际桥梁结构的抗震性能验算。     

干摩擦振动系统随机激励响应的Krylov-Bogoliubov计算方法

本文通过Ｋｒｙｌｏｖ－Ｂｏｇｏｌｉｕｂｏｖ方法,研究了含有立方非线性粘性阻尼双线性滞迟振动系统在稳态Ｇａｕｓｓｉａｎ白噪声激励下的稳态均方响应计算问题,重点考察了系统存在的立方非线性因素对响应均方比η的重要影响作用。     

求解非线性随机振动的一种新的加权等价线性化方法

本文提出了一种新的权函数,由此构成一种加权等价线性化方法,借助几种常见类型的非线性振动系统进行了计算,结果表明与一般的等价线性化方法或其它加权方法相比,利用建议的方法所得的均方响应与精确解或蒙特卡罗(Monte Carlo)法的数值解之间具有较好的一致性,并有更高的精度。     

柔性联轴器刚度非线性对扭转振动的影响

柔性联轴器在旋转机械系统中,不但起传递转矩的作用,而且还有减小扭转冲击的作用。柔性联轴器的刚度、阻尼特性直接影响着旋转系统的固有特性和扭转减振的效果。因此以具有非线性刚度的柔性联轴器接结的两转子系统为研究对象,通过对其在冲击力矩作用下,旋转系统非线性运动方程的建立、求解,得到了转子扭转振动响应的解析解。经过对转子角加速度随非线性刚度、阻尼、转动惯量变化规律的仿真计算,发现,在相同初始条件下, 冲击角加速度随柔性连接器硬非线性刚度的增大而增大,随柔性连接器软非线性刚度的增大而减小,随转子转动惯量和柔性联轴器阻尼的增大而减小。另外,非线性刚度使旋转系统的固有频率发生变化。     

柔性联轴器非线性阻尼对扭转减振的影响

柔性联轴器在旋转机械系统中，不但起传递转矩的作用，而且还有减小扭转冲击的作用。柔性联轴器的阻尼特性直接影响着旋转系统的固有特性和扭转减振的效果。以具有非线性阻尼的柔性联轴器联结的两转子系统为研究对象，通过对其在冲击力矩作用下，旋转系统非线性运动方程的建立、求解，得到了转子扭转振动响应的解析解。经过对转子角位移随非线性阻尼变化规律的仿真计算，结果表明，在相同初始条件下，扭转振动的角位移随正非线性阻尼的增大而减小，随负非线性阻尼的增大而增大，说明正非线性阻尼有利于扭转角位移的减小。     

弹性圆柱壳液耦合系统内旋转重力波的近似解析解

应用流体力学和弹性力学知识,建立了弹性圆柱壳液耦合系统的非线性振动方程,利用平均法,得到了4个自由度的非线性振动方程组的一次近似解析解,求出了低频大幅旋转重力波幅值随激振力频率和幅值的变化关系曲线,分析了系统非线性振动过程的动力特性,从理论上进一步解释了壳液耦合系统在受高频激励下产生低频大幅旋转重力波的条件与原因,近似解析解与数值解和实验现象基本吻合。