基于独立分量分析和支持向量机的结构损伤识别集成算法

针对模式识别最关键的两个环节:特征提取和分类器设计,提出了基于独立分量分析(ICA)和支持向量机(SVM)的损伤识别集成算法,首先应用ICA方法计算独立源信号和混合矩阵[A],利用混合矩阵与模态振型的对应关系,得到振型矩阵[Φ],将模态振型的变形矩阵[Φ]*作为特征参数输入至SVM分类器进行损伤识别,在冲击载荷作用下,对钢框架结构模型进行了振动试验,结果表明:ICA方法提取的模态振型是一种高效的损伤特征参数,基于ICA和SVM的集成算法能够成功识别结构损伤、损伤位置和损伤程度,从而为结构健康监测提供了一种行之有效的损伤识别方法。     

基于飞行工作模态分析的飞行器动载荷识别研究

基于飞行遥测振动数据,本文提出了基于工作模态分析的飞行器动载荷识别方法.首先,详细介绍了ERA环境激励模态辨识方法的理论.其次,给出了飞行器结构动力学建模方法.再次,提出了基于工作模态辨识的飞行器动载荷辨识计算工作流程,详细分析了其中的注意点.最后,通过算例验证了方法的可行性,其中基于飞行器飞行振动遥测数据,采用环境激励模态辨识方法辨识其各时刻的模态,包括模态频率和模态振型,再利用振动响应的模态叠加原理和模态正交理论,获取各时刻飞行器低阶模态的响应,再结合模态剪力和模态弯矩进行动载荷识别.     

基于传感器的细长体横向低频振动载荷辨识

细长体在出水过程中,会遭遇风、浪、流等复杂的海洋环境载荷而引起横向振动.其中,低频振动具有振动能量大、结构相应位移及变形大的特点,加之细长体本身的结构特征,因此,识别横向低频振动载荷最大截面即危险截面进行强度校核是十分必要的.基于传感器在细长体出水过程中所测的横向加速度等信息,在模态叠加法的基础上,开发了一种横向低频振动载荷辨识方法.选取了一个具有解析解的理论模型,通过计算对比发现,本方法的计算结果和解析解吻合良好,从而验证了该方法的有效性.     

火箭结构系统纵向模态自动辨识方法

针对工程中需要从火箭结构系统的整体模态中识别纵向模态,根据模态有效质量理论,提出了一种识别火箭结构系统纵向模态的自动辨识方法.以具有集中质量系统的振动特性作为算例,通过有限元软件,建立了具有集中质量系统的梁模型,利用自动辨识的方法,自动辨识出系统的纵向模态,并与应用模态分析法所计算的系统模态信息相比较,这种自动辨识方法不仅能准确的辨识出振动系统的纵向模态,而且还具有自动高效的识别特点.为准确快速建立液体火箭POGO振动系统的动力学模型等工程系统的模型提供理论依据.     

轴向运动功能梯度梁横向振动问题的保结构分析

轴向运动速度和材料的非均匀性对轴向运动功能梯度梁振动问题分析提出了严峻挑战.本文在简要回顾轴向运动功能梯度梁横向振动动力学模型基础上,基于无限维动力学系统的对称破缺理论和广义多辛分析方法,构造了横向振动模型的保结构数值格式,并在给定材料参数时给出了数值格式具有良好保结构性能的条件.分别采用微分求积法、复模态法和保结构方法分析横向振动模型的前六阶频率,发现保结构方法得到的频率结果与复模态法得到的结果吻合较好,在此基础上分析了微分求积法的主要误差来源,以指导微分求积法的改进,并为复杂动力学系统的数值求解提供了新途径.     

基于模态动能法的行星变速箱测点优化

由于某型行星变速箱结构较为复杂,故障检测和状态监测时振动传感器的安装位置往往凭经验确定,为使传感器安装位置更科学、更合理,利用模态动能法对行星变速箱测点进行选择。针对变速箱箱体结构建立了三维模型,利用ANSYS软件进行了有限元仿真分析,得到各阶模态、固有频率和振型,导出低阶振型并利用模态动能法计算箱体表面的模态动能值,初选箱体表面六个测点,从中选取四个模态动能值最大的作为最终测点。设计试验方案,获取了箱体表面六个初选测点的振动信号,计算得到各测点实测信号的均方根、均值三个指标对测点的敏感度进行评价,试验验证了测点选择的科学性,为变速箱状态监测打下基础。     

悬臂梁结构损伤检测仿真研究

以悬臂梁结构为研究对象,针对户外条件下结构损伤检测过程复杂、周期长、检测效果不理想的问题,提出了模态曲率变化率法.通过大型商用有限元软件ABAQUS,建立梁结构有限元模型,基于模态曲率变化率法构建损伤指标,对梁结构进行损伤检测定位,并与模态应变能法的损伤检测效果进行了对比.结果表明:模态曲率变化率法计算过程简单,能够准确快捷地对悬臂梁结构进行损伤识别定位.     

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态,验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果,与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等,验证基于有限元法模型的正确性和有效性,为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.     

风雷（PHengLEI）通用CFD软件设计

风雷软件(PHengLEI)是由中国空气动力研究与发展中心开发的,具有完全自主知识产权的计算流体力学CFD软件平台,已在国内广泛推广使用。作为当前实施的国家数值风洞系统的重要组成部分,正在集成包括直升机旋翼、飞机结冰、风工程、化学反应与燃烧、虚拟飞行、结构/非结构高精度等学科物理模型。针对多学科、多物理模型集成开发的需求,为了适应下一代高性能计算机硬件,在已有工作基础上,进一步设计了面向下一代高性能计算的PHengLEI软件体系结构和数据结构。     

变形监测信息管理系统的集成化设计*

在地表变形监测工作中,由于变形观测的周期性和长期性必然会积累大量的数据和信息,如何对这些复杂而庞大的监测资料进行有效的管理和及时的计算分析,关系到变形的稳定性评价和动力学预报工作的质量。针对大地测量法周期性变形监测数据处理过程中的一些问题,提出系统软件集成的思想,即在Visual C 开发平台下,集成Access、MATLAB、MapObjects、Office等优秀软件和功能,为变形监测信息管理系统集成的总体框架及其核心体系设计合理的思路和技术路线,为进一步开发和研制该系统提供了具体方案。     

基于等效模态阻尼的复合隔振系统振动计算方法

基于线性黏弹性假设,将应变能阻尼理论推广到复合隔振系统的等效模态阻尼计算中,运用Python和Abaqus编制相应的计算程序,该程序可考虑材料阻尼的频变特性。以多种材料组成的船舶双层复合隔振系统为算例,计算其等效模态阻尼和隔振器等效阻尼系数。分别采用直接积分法和模态叠加法计算系统振动响应,对比设备、筏架、船底壳的振动加速度响应,验证基于等效模态阻尼的模态叠加法的准确性。结果表明,该方法可以准确计算复杂组合模型的模态阻尼,算例的振动响应计算结果一致性较好,用模态叠加法可以大幅提高复合隔振系统稳态振动响应的计算效率。     

A pattern recognition based vibration monitoring module for machine tools

The unmanned operation of manufacturing cells and systems requires automated monitoring equipment, as a substitute for human beings in their supervisory capacity. Concentrating on the frequency domain analysis of measured signals, this paper presents a short summary of the available spectral and cepstral features applicable for describing the different states of the machine or the process to be monitored. Pattern recognition techniques are suggested for the classification phase of the monitoring process. Regarding the requirements of a vibration monitoring module, integrated into a complex, multipurpose machine tool monitoring system, a comparison is made between the different computational devices in performance, complexity and intelligence. The hardware and software architecture of the two-processor based module—incorporating a DSP and a 16 bit microprocessor in parallel architecture—is discussed.     

基于USB2.0的振动监测系统的研究与设计

在对振动信号研究的基础上,采用现代计算机测量与控制技术开发了一种新型的振动信号监测系统;硬件以嵌入式微控制器LPC1768作为核心控制芯片,配合891-2型测振仪完成振动信号的采集和传输;软件采用LabVIEW虚拟仪器技术设计完成,实现了振动信号的时域分析、频域分析以及实时显示等功能;系统采用USB2.0总线实现数据传输,有效提高了传输速度,方便现场工作;试验测试表明,系统性能稳定,传输速度快,采集精度高,可适用于各种振动信号的工程监测,具有一定的实用和推广价值。     

航空结构大规模并行分析与优化应用

针对飞机设计精细化数值分析模型自由度已经达到亿级,对高性能计算的要求也越来越高的问题,围绕大规模并行计算环境下结构分析和优化的若干关键问题,研究满足高性能计算体系特点的区域分解并行算法、超大规模结构变量敏度高效求解和结构非线性振动特性求解等关键技术.对国产CAE软件HAJIF进行并行化改造,初步实现基于最大航程的气动结构综合优化设计和基于精细化模型的复合材料机翼综合优化设计.HAJIF的计算效率和精度得到明显提高.     

基于TCP/IP协议的网络化振动传感器的研究

为了解决桥梁健康监测领域中大范围桥粱振动数据采集的问题．设计开发了一套基于TCP／IP协议的网络化振动传感器，介绍了它的硬件组成、软件结构。这种新型的振动传感器实现了对桥粱健康状态振动模拟信号的就近数字化和网络传输．使得测控网与信息网融为一体。该实现方案还可用于有大范围网络化测控需求的各种领域。     

Frequency slice algorithm for modal signal separation and damping identification

This paper focuses on modal signal separation and damping parameter identification by a new time–frequency analysis method. With the aid of the random decrement technique (RDT), an accurate estimation method is firstly introduced both in time and frequency domains for single modal damping identification. Next, the background of a new concept of frequency slice wavelet transform (FSWT) is revealed clearly. Then, some new properties of the FSWT are briefly discussed in contrast with the wavelet transform (WT). Based on the analysis of RDT and FSWT, a frequency slice algorithm (FSA) is designed for modal separation and parameter identification. The merits of FSWT and FSA with numerical simulations and experiments are demonstrated in this paper. We finally apply the proposed methods to analyze the free-decay responses (FDR) collected from a small laboratory bridge monitoring system (LBMS). Some conclusions are drawn that the RDT being used directly in FSWT domain can bring a good damping estimator. The FSA is not limited to FDR, and also can be used to random impacting response directly. FSWT itself is a new kind of good filter, and has high performance against noise. It is significant to get damping parameter with higher accuracy through modal separation by FSWT, and FSWT can be controlled adaptively in modal separation by dynamic scale method.     

用于分析复杂结构风振响应的软件平台

针对目前风振响应分析方法存在比较繁琐、不易被工程设计人员使用的问题,开发用于分析复杂结构风振响应的专用软件. 采用ANSYS的APDL对结构有限元模型进行快速操作,提取刚度矩阵、质量矩阵、模态矩阵等;应用Matlab编制CQC法和SRSS法风振响应分析主程序,并将其封装在COM组件中,以脱离Matlab环境;在MFC框架下完成程序界面设计和数据连接,利用DLL技术确保数据安全性并有效节约计算机内存资源,在C+ +环境中将COM组件导入并进行计算;最后将获取的位移结果写入ANSYS数据文件,以在ANSYS后处理中查看位移和应力可视化结果. 运用该软件对某环状悬挑屋盖结构进行计算,验证其求解复杂结构风振响应的实用性.     

基于MSC Nastran的水下环肋圆柱壳体振动模态计算方法

介绍应用MSC Nastran进行水下振动模态的计算方法.着重介绍虚拟质量法,壳体、环向加强筋、楔环联结方式的有限元建模简化方法以及集中载荷的有限元加载处理方法. 通过对比计算结果与试验结果,验证应用MSC Nastran计算水下模态工程上的可行性.     

Integrated topology optimization and optimal control for vibration suppression in structural design

This paper presents a topology design methodology for structures with active vibration control. The methodology takes into account the structural effect of the control forces and includes the modal control design. Location points for the actuation forces are chosen a priori. Structural topology optimization is used for distributing material on a fixed domain, using continuum finite element discretization for the static and free vibration analyses. Optimal control for transient response in modal space is used to derive the control force. The cost function for the optimization combines the strain energy and the control energy. Results of the numerical simulations validates the proposed methodology.