多自由度系统非线性参数识别的灵敏度方法

为了识别多自由度系统的非线性参数（3次阻尼系数、3次刚度系数和干摩擦力），提出一种基于灵敏度分析用测量响应（位移、速度或加速度）识别非线性参数的方法。将结构抽象为由线性和非线性阻尼、刚度连接的集中质量系统，用四阶Runge—Kutta法求解多自由度非线性系统的振动响应和振动响应对非线性参数的灵敏度。假定非线性参数为零初值，根据计算响应与测试响应的差值，由基于正则化的阻尼最小二乘法迭代识别系统的非线性参数值。算例表明，该方法可以有效地识别多自由度系统的非线性参数。     

基于强迫振动响应的结构损伤识别

为了识别结构的损伤位置和损伤程度,利用结构在多个脉冲激励下的强迫振动响应数据,把结构在损伤前后的响应数据相减,并对它们的差值求曲率,最后通过ANSYS有限元软件对具有不同损伤程度的固支梁进行仿真,并对其强迫响应数据按上面方法处理后,所得结果能判断出梁损伤的位置和损伤程度的大小,说明此方法是有效的。     

损伤零件冲击破坏的数值模拟

简要介绍了光滑粒子动力学方法的基本思想和基本方程，利用该方法编制程序对损伤零件的冲击破坏问题进行了数值模拟，并给出了用这种方法模拟三维冲击破坏的一个算例，对有关问题进行了讨论。     

层合板低速冲击损伤的数值模拟

为了分析复合材料层合板在冲击载荷作用下,层合板的损伤演化发展情况,结合采用单元失效技术和铺层刚度退化技术建立层合板低速冲击的三维有限元分析模型。在该模型中,当有限元模型中的单元发生某种冲击失效形式时,定义该单元发生部分失效,并将其刚度适当的退化。计算发现冲击背面容易产生基体开裂,并由此导致分层发生,而且靠近冲击背面的界面所产生的分层面积要较靠近冲击正面的界面的分层面积要大;随着冲击能量的增大,分层面积也增大;当冲击能量很高时,铺层内会出现纤维断裂,同时在层合板的边界处也容易出现损伤,计算结果和试验结果吻合。     

利用广义应变比能进行结构损伤识别的数值研究

目前结构损伤识别大多是基于位移模态的试验结果进行的，但由于位移模态结果的局限性，很多情况下识别效果并不明显，本文基于应变模态的工作，利用应变模记识别得到的振型和频率结果，提出了广义应变比能（GSED）的概念。将其应用于结构损伤的识别中，具有识别效果明显，物理意义清晰的优点，GSED方法不仅可以判断损伤的存在与否，而且可以对损伤进行较精确的定位，在测试数据充分的情况下还可以大致判断出损伤的程度，最后通过对简支梁的数值仿真计算验证了方法的有效性。     

简支梁桥损伤程度识别的模拟和试验

在结合钢桁桥损伤程度识别方法的基础上,提出了适用于简支梁结构的两种损伤程度识别方法:整体振型的相关系数法和保证准则法,将其应用到实验室简支梁结构上分别进行数值模拟和试验。脉冲激励下的结果表明,两种方法能较准确地识别损伤单元的等效损伤程度,具有很强的抗噪能力。最后,探讨了激励对提出方法的影响,为工程应用奠定了基础。     

基于ls-dyna的振动旋耕三维数值模拟

为了改善小农机前进阻力及扭矩,对振动旋耕切削进行了力学分析,并采用显示动力学软件Ls-dyna求解器,运用ANSYS进行了仿真设置,结合MAT147材料模型就松土刀具对土壤的切割过程进行了三维动态仿真.初步分析结果表明,数值模拟结果是合理的,较精准地模拟了松土刀具对土壤的切割过程.仿真结果表明,振动旋耕切削对前进阻力及...     

改进的特征值灵敏度在结构损伤识别中的应用

传统的特征值灵敏度分析中忽略了振型变化的影响,导致特征值灵敏度难以准确地识别出结构损伤。为提高特征值灵敏度的准确性,利用未损伤结构的振型线性表示损伤情况下结构振型的变化,进而改进了特征值灵敏度的理论分析方法。在不同的损伤工况下,计算数值模型改进前后的特征值灵敏度,验证表明改进后的特征值灵敏度具有更高的精度。以孔洞直径和位置均未知的实际结构为研究对象,利用改进后灵敏度方法准确识别了结构损伤的位置和程度,与结构的孔洞直径和位置实测值相吻合,表明了改进后灵敏度方法具有准确实用性,从而弥补了传统特征值灵敏度法在结构损伤识别中的缺陷。     

结构损伤识别的联合灵敏度方法研究

提出一种联合灵敏度方法用于结构的损伤识别中,该方法将频率、振型和柔度三种灵敏度结合起来,可以获得更多的方程来求解损伤参数。利用数值算例对所提方法进行验证,并将所得计算结果与特征对灵敏度方法计算结果进行比较。结果表明所提方法是合理可行的。     

小净距隧道爆破振动及结构响应数值模拟分析

对实际工程案例建立小净距隧道FLAC 3D数值分析模型,分析后施工隧道爆破对先施工隧道结构的影响。研究结果表明:后施工隧道爆破对先施工隧道衬砌结构主要影响部位,为拱顶与临爆面侧墙与底板交接处,使先施工隧道衬砌结构应力最大增大1.61MP a;平行截面监测点中,隧道掌子面前方10m位置处的V P P值最大,右边墙、右拱腰相较于拱顶、左边墙、左拱腰的VPP值较大;先施工隧道截面中,距离掌子面中心距离越远VPP值越小,地表位置处的VPP值处于安全范围内。     

AR参数灵敏度及结构损伤控制图识别

推导了时间序列模型的自回归参数对结构单元刚度损伤系数的灵敏度方程,并对该方程的正确性进行了验证。分析了自回归参数的灵敏度特性,在此基础上采用控制图进行结构损伤识别。该方法首先以结构在随机作用下的时域响应进行主成分分析;然后以第一主元建立适用阶的时序模型;最后以自回归参数建立休哈特控制图,通过自回归参数的统计性变化判断结构是否发生损伤。针对一梁结构,试验验证了控制图用于损伤识别的有效性和可行性。     

软垫包装系统的数值模拟研究

建立基于产品软垫包装系统通用模式的力学模型，研究运输过程中包装系统的数值模拟方法和软垫材料的合理设计问题。将复杂运输环境简化为自由落体运动的冲击，通过对系统振动方程的分析，在Matlab软件平台上进行系统数值模拟实验，建立系统关键元件损伤准则，选取软垫材料的刚度参数特性作为设计变量，优选软垫材料，最后给出软垫材料的等效刚度与产品的最大挠度关系曲线，得到特定的产品包装软垫材料刚度取值的合理范围。本文的力学模型和模拟方法有效、可行，其成果对产品科学、合理包装有理论与应用指导作用。     

结构损伤识别的现状和发展

总结和回顾目前关于结构振动损伤识别的研究方法、现状和进展,基于结构动态振动响应和系统动态特征参数进 行损伤识别的方法,介绍智能损伤诊断方法的原理及在结构损伤识别中的应用前景,提出了结构损伤识别的发展趋势。     

传动轴结构损伤识别的数值模拟试验

在带有裂纹的轴结构件中,当裂纹较小时,传动轴的裂纹参数与其固有频率的变化率相关联。通过对由固有频率的变化率确定轴结构件裂纹参数的理论分析和通过截取频率变化率趋势图的等高线并取其交点来反推出裂纹的位置和深度的方法,可识别其裂纹位置和深度。文中给出了有关计算公式,并进行了数值模拟。从模拟结果看,这种方法可以很好地识别传动轴的损伤程度,从而为轴结构件的改进设计及含裂纹的轴结构件剩余寿命的估算提供了理论依据。     

利用单传感器数据基于GAF-CNN的结构损伤识别

为了减少损伤识别所需传感器数量,降低监测系统造价及海量数据的处理成本,提出了基于单传感器数据结合格拉姆角场（Gramian angular field, 简称GAF）和卷积神经网络（convolutional neural networks,简称CNN）的结构损伤识别方法。采用GAF理论将原始振动信号分别转换为格拉姆角和场（Gramian angular summation field,简称GASF）和格拉姆角差场（Gramian angular difference field,简称GADF）二维图像,以转换后的GASF和GADF两类图像数据集为输入,基于LeNet-5结构下的浅层卷积神经网络模型,训练最优二维CNN模型用于结构损伤识别。以国际桥梁维护和安全协会提出的结构健康监测基准模型结构及一榀钢框架结构为例,研究振动信号转化为二维图像算法、卷积神经网络模型参数、传感器布置位置及测量噪声对识别结果的影响。结果表明：所提算法仅需单个传感器数据即可实现损伤识别的目的,数值模拟及模型试验的损伤识别准确率均为100%,单条样本测试时间为8.5ms左右,满足结构健康监测在线损伤识别的需求,且受传感器布置位置和噪声程度影响较小;GADF图较GASF图收敛效率更高,震荡幅度更小,受局部最优值影响较小,在样本数量规模一致的状态下,更易训练生成最优二维CNN模型。     

基于柔度派生灵敏度的梁结构损伤识别研究

柔度方法在结构损伤识别中有着广泛的应用,研究三种基于柔度派生灵敏度的结构损伤识别方法,它们分别是:对角线灵敏度、主特征向量灵敏度和单位荷载最不利布置灵敏度。详细推导了三种派生灵敏度的计算公式,并以一个三跨连续梁为例对所提方法进行了比较验证。计算结果表明:当采用前4阶模态数据时,柔度灵敏度方法和主特征向量灵敏度方法都可以较好的识别出结构损伤。当仅采用第一阶模态时,柔度灵敏度方法基本不可用,单位荷载最不利布置灵敏度方法对于识别支座附近单元损伤特别有效,而主特征向量灵敏度方法综合表现最佳。工程实践中应根据具体的工况来选择合适的灵敏度以获得最好的识别结果。     

基于过桥车辆响应的遗传算法桥梁损伤识别

在考虑线路不平顺的基础上建立了移动车辆过桥的有限元模型,基于移动车辆动力响应采用遗传算法(genetic algorithm,简称GA)实现了桥梁结构不同损伤状态的识别。以桥梁损伤位置和损伤程度作为识别因子,首先,利用GA算法生成不同桥梁损伤状态;其次,采用有限元车桥模型分别计算不同状态下的车辆动力响应作为分析数据;最后,采用模拟实测数据与分析数据构建目标函数进行识别。针对不同损伤工况进行多次独立重复计算,选用成功率及首次出现最优解平均迭代代数分析GA算法识别效率。研究发现:GA算法能以较高效率实现桥梁单目标和多目标损伤的识别;识别过程中搜索空间大小对GA算法识别效率影响较大;GA算法对桥梁跨中及3/4跨位置的损伤识别结果较桥梁端部更为稳定。     

变速箱箱体振动特性的数值模拟分析

为减低车辆行驶时的振动,采用有限元法计算了主要承受动力学载荷箱体的振动特性,得到了箱体的模态参数.通过3种不同工况下模态参数的比较,阐明了约束条件和质量分布的振动特性的影响,为箱体的动力学修改和优化设计提供依据.     

含圆形夹杂两相材料界面变形与损伤特性的数值模拟

为模拟复合材料界面行为,利用界面破坏单元和有限元程序,对金属基复合材料Al基体含Al2O3圆形夹杂的界面破坏行为进行一系列的数值模拟,分别采用切向和法向耦合的界面弹簧单元SPRINGA和由自编的非实体四节点界面单元等模型;比较各种界面模型的差别。由计算结果可知,考虑界面层的计算模型比不考虑界面层时合理;采用破坏型界面层即在界面处加入破坏弹簧或非实体破坏单元的计算模型比仅加入一层实体界面层的计算模型合理;加入破坏型界面层时,界面层力学性质的描述与参数值的给定对计算结果有重要的影响。     

基于DEFORM-3D的振动挤压螺纹扭矩的数值模拟

利用DEFORM-3D有限元数值模拟软件对内螺纹的振动挤压进行了模拟.分析了影响振动挤压攻丝扭矩主要因素,基于模拟结果揭示出各主要因素对攻丝扭矩的影响及其变化的基本规律.这些规律对减小扭矩、提高内螺纹质量、改善攻丝效果都有一定理论和实践指导意义.