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.     

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。     

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。     

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。     

金属簧片阻尼隔振器性能分析

建立了金属簧片隔振器振动系统的动力学模型,通过有限元计算得出摩擦力曲线,进一步采用动力学方程研究了系统在简谐激励和冲击激励下的响应.结果表明:电子机柜采用该隔振器,能使最大加速度降低72%,说明该隔振器具有良好的减振隔振和抗冲击性能,为干摩擦隔振器优化设计提供了理论依据.     

钢丝绳隔振器动态特性试验研究

目的 研究钢丝绳隔振器的静态、动态特性.方法 模拟隔振器的实际安装情况,利用正弦扫频激励方法,测量其动态特性.结果 获得了加载和卸载变形曲线、频响函数曲线和振动传递率曲线.结论 所得结果对分析该隔振器性能有实际应用价值.     

隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

钢丝绳隔振器是一种最常用的干摩擦隔振器。它具有强非线性,性能重复性很差,通常解析法很难为之建模。应用广义弹塑性模型对具有干摩擦特性的钢丝绳隔振器进行了力学建模。模型物理概念清晰,建模过程简单,可以很好地解释和描述钢丝绳隔振器的静刚度渐软特性和动刚度的振幅依赖性。以HGGS-1200钢丝绳隔振器为例,说明了建模过程及试验验证。证明这一模型同时符合静态、振动和冲击试验结果,能够较准确地描述钢丝绳隔振器的力学特性。该方法可从易于得到的静态试验结果直接获取钢丝绳隔振器振动和冲击特性,具有较高的工程应用价值。     

某橡胶隔振器动静态性能计算及试验研究

针对某型橡胶隔振器中橡胶材料复杂的力学特性,研究了橡胶材料的双参本构模型,进行参数拟合。并利用有限元软件建立了隔振器的动静态性能计算模型,通过试验对计算模型进行验证。结果表明,隔振器的静变形和固有频率计算值与测试结果高度吻合,相对误差小于10%,证明了该模型计算精度高,为不同领域用非金属材料隔振器的设计奠定了基础。     

采用粘弹性分数导数模型的橡胶隔振器动态特性的建模及应用

橡胶隔振器的动态特性与激振振幅及激振频率相关。给出一个可以表征橡胶隔振器动态特性与激振振幅及激振频率相关性的模型,其中,用摩擦力模型表征其动态特性与振幅的相关性,用分数导数粘弹性模型表征其动态特性与频率的相关性。计算分析了所建立的模型与目前广泛采用的两种描述橡胶隔振器动态特性模型(基于Maxwell的模型和粘性阻尼模型)在表征其与激振振幅及激振频率的相关性;使用分数导数和Kelvin-Voigt模型时,计算分析了一个含有橡胶隔振器的单自由度振动系统的自由振动和阶跃激励的时域响应。计算结果表明:采用分数导数模型能更加准确地描述橡胶隔振器的动态特性,建立的模型可以用于含有橡胶隔振器的振动系统的动态特性分析。     

基于椭圆函数求非线性系统的近似解

应用平均化方法求解了非线性自治系统x＋αx＋βx=εf（x,x），中当β不是小参数时的近似解。通过坐标变换，系统的解用Jacobian椭圆函数来摄动，而不是采用传统的三角函数摄动。最后给出一个算例，由椭圆函数积分求得了非线性微分系统的近似极限环，其结果与数值解进行比较，具有较高的精度，为求解非线性系统提供了另一种有效途径。     

PGG隔震器性能试验与分析

本文根据研制的普通钢丝绳鼓型隔震器(简称PGG隔震器)的静力试验，建立了PGG隔震器水平向和垂直向的非线性刚度模型。经冲击台动力试验和理论计算分析，表明PGG隔震器具有优良的爆炸冲击震动隔震性能。     

钢丝绳隔振系统简化模型分析

从工程应用的角度出发,针对钢丝绳隔振系统在随机载荷作用下的加速度响应特点,认为系统在特定状态下可以用线性模型来描述,但其中参数会随试验状态的变化而改变。通过建立不同状态下的系统线性模型,证明了在一定试验量级范围内,用线性模型描述非线性特性是可行的。研究方法及成果便于设计人员参考。     

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。     

基于贝叶斯统计推断的框架结构损伤诊断研究

提出一种基于贝叶斯推理的非线性结构模型修正方法,同时考虑激励的随机性,建立了复合随机振动系统的动力可靠度分析方法。利用实测结构动力响应主分量的瞬时特征参数作为非线性指标构建似然函数,结合拒绝延缓自适应(Delayed Rejection and Adaptive Metropolis, DRAM)算法和高斯过程替代模型实现了非线性结构模型修正及其参数的不确定性量化。根据首次超越破坏准则,利用广义概率密度演化方法,分别对仅考虑激励随机性的确定性模型和同时考虑结构参数与激励不确定性的复合随机振动模型进行动力可靠度分析,并利用蒙特卡洛随机抽样方法验证了计算结果的准确性。研究结果表明：基于振动响应瞬时特征参数的贝叶斯推理方法能够快速、准确地实现结构的非线性模型修正及其参数的不确定性量化。与具有初始设计参数名义值的确定性模型相比,考虑参数不确定性的复合随机模型的动力可靠度总体偏低,因此,在结构安全评估中应考虑非线性模型参数不确定性的影响,使评估结果更加安全、可靠。