典型钢混Π型主梁断面的涡振特性及其响应预测研究

为研究Π型主梁断面的涡振特性及预测其响应,以某大跨钢混Π型梁斜拉桥为背景,在风洞中测试了不同质量与不同阻尼比的主梁涡振特性,通过自由振动试验识别了主梁的动力参数,并提取了不同风速下主梁的幅变阻尼比及幅变频率.进一步,基于幅变气动导数建立了主梁的涡激力模型,同时通过涡激力模型实现了不同阻尼比下主梁涡振振幅及涡振区间的预测.研究结果表明,钢混Π型主梁在不同风速范围内竖向模态参数呈现不同的发展规律,可划分为5个风速区间;基于Scanlan自激力模型建立了只包含H^*₁和H^*₄两个气动导数的涡激力模型,通过与风洞试验的涡振振幅和涡振区间结果进行对比,验证了涡激力模型及其涡振气动导数方法的正确性,同时与不同阻尼比下的风洞试验结果对比,验证了该涡激力模型具有普适性.研究结论可为Π型主梁断面的涡振机理与涡激力模型的建立提供参考.     

双激振振动落料系统的拍振现象研究

对双激振器作用下的激振板振动响应进行计算,通过对信号合成叠加计算,用Matlab计算分析了适合产生均匀振动的两个激振器所需要的初始相位差、激振力与频率的关系．计算结果表明初始相位差不影响激振板表面均匀度,两个激振力比值与频率比值满足一定条件可以使振动板响应均匀．     

具有机械谐振负载的直流调速系统的变结构控制器设计

一、引言利用振动方法消除金属构件残余应力时,是将带有偏心轮的直流电动机固定在被振工件上(如图1)。电动机带动偏心轮转动,产生沿X轴方向的周期激振力,使被振工件谐振,从而可以达到减少或均化残余应力的目的.     

载重汽车3种结构形式平衡悬架模态分析

为避免因路面振源频率与平衡悬架固有频率一致使平衡悬架系统发生共振,从而导致平衡悬架损伤或破坏的问题,对直式、U形和圆弧弯形载重汽车平衡悬架建模并划分网格,结合车身和平衡悬架的结构参数施加合理的边界条件,分别在有应力和无应力状态下用ANSYS分析3种平衡悬架的前10阶模态.结果表明3种平衡悬架的振动频率可有效避开一般路面的激振频率（1～20 Hz）;平衡悬架在有应力和无应力状态下的模态分析结果差别很小.     

基于虚拟样机技术的发动机建模与扭振分析

在建立动态发动机刚性模型的基础上,结合有限元软件ANSYS,计算出曲轴各阶模态的频率,从而得到含柔性曲轴的动态发动机模型;然后对该模型进行动态仿真,计算出发动机的扭振激振力矩;再对激振力矩进行离散傅立叶展变换,分析各谐次所对应的激振力矩的谐值;最后对发动机模型在共振工况进行仿真分析,求得危险轴段处的扭转应力,分析其安全性能.所提供的这种基于虚拟样机技术的发动机曲轴系扭振分析方法为实际中发动机曲轴系扭振分析,提供了一定的参考依据.     

转子-密封系统中气流激振力的非线性动力学特性分析

在高参数汽轮机组和航空发动机等旋转机械中，转子-密封中的气流激振力对转子非线性动力学特性的影响不容忽视．本研究中建立了转子-密封系统三维流场模型，应用计算流体动力学（CFD）软件对可压缩气流流场进行模拟计算，获得了密封流场特性．由流场计算结果进一步获得了Muszynska气流激振力模型中的相关经验系数，使得此模型更加适用于气流激振力的计算．在对转子一密封系统进行非线性动力学分析过程中应用幂级数展开形式建立了系统幂级数模型．利用平均法得到气流激振力的1：2亚谐共振分岔方程，进一步应用奇异性理论和Hopf分岔理论研究了系统1：2亚谐共振的转迁集和系统超临界Hopf分岔与亚临界Hopf分岔的存在条件．通过参数控制方法抑制了转子-密封系统出现亚临界分岔的出现，使得系统稳定性提高．本文的分析结果对工程设计和操作具有一定的指导作用和意义．     

前梁对汽车前轮摆振的影响分析及仿真研究

某重型车在行驶时常出现前轮摆振现象,为此对前梁进行了建模和仿真分析.首先使用Pro/E建立前梁模型;接着使用Pro/M对其进行静态分析,分析了车辆直线行驶和转弯行驶时前梁的变形情况,并对前梁进行了模态分析,得到其前8阶固有频率和振型,通过振型分析了前梁的动态性能;最后使用SIMULINK模块仿真分析了前梁在B级路面上速度为50km/h时由路面不平度引起的随机振动.结果表明:满载行驶时,前梁在路面不平度的激励下产生的垂直位移满足行业标准,固有频率远离路面不平度激励下的频率,不会产生共振而导致摆振.但是转弯时前梁主销偏移距过大易引起前轮摆振,应适当减小其内倾角角度来避免转弯时摆振的发生.     

轧制力传感器模态与瞬态仿真分析

为满足轧机振动测试的需求,对自行设计的小型轧机的轧制力传感器进行模态和瞬态仿真分析.将轧制力传感器的分析简化为对敏感元件的分析,建立仿真分析的模型,为接近轧机的实际工作受力情况,模态分析施加定载荷,而瞬态分析施加随时间变化的载荷.仿真结果表明,轧制力传感器的各阶振动频率均远高于轧机设备的固有频率,轧制力传感器的结构不会与轧机产生共振;敏感元件关键点的位移响应与轧制力函数载荷的变化基本一致,均没有激振现象的发生,说明敏感元件的设计符合轧机振动测试的要求.     

振弦式传感器激振策略优化

振弦式传感器的激励常用高压拨弦激振和低压扫频激振两种方式。高压拨弦激振对传感器损伤较大,信号衰减快,测量精度差;低压扫频激振扫描时间长,信号不宜拾取。提出一种反馈式低压激振方法,降低拨弦激振电压对传感器进行预激振,将反馈的振动频率信号作为输出,对传感器进行复振,可以在很短时间内使振弦达到共振状态。设计专用检测电路对调优后的激振策略进行验证,证明该方法激振时间短,共振幅度大。振动幅度的提高可增强抗干扰能力、降低信号处理电路成本、增加可用测量时间、提高频率测量精度。     

非独立悬架车辆自激摆振的数值仿真分析

基于一个三自由度的转向系统模型,利用数值仿真方法分析了横拉杆刚度、主销后倾角、转向机刚度、轮胎侧偏刚度、轮胎拖距、转向机阻尼、绕主销当量阻尼等参数对载重汽车自激型摆振的影响.仿真分析的结果表明,上述参数发生变化时,可诱发自激摆振,但车速也是影响摆振的关键因素之一.在确定的系统参数和车速下,初始激励不仅可能诱发稳定的自激摆振,还可能是发散的运动.与受迫型自激摆振不同,自激型摆振的频率变化与车速的变化并不一致.     

具有一维带限Weierstrass分形特征实际路面电磁散射FDTD研究

一般的实际路面系统是由沥青混凝土面层、水泥碎石联结层、水泥稳定碎石基层和路基层等构成的多层介质,可以看作是具有一维带限Weierstrass分形特征的水泥混凝土路面系统。运用时域有限差分方法(FDTD)研究了这种实际的水泥混凝土路面系统电磁散射,具体计算了3层路面系统电磁散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线。分析了散射系数随路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度等参数变化的规律,讨论了面层存在圆柱形空洞时,空洞内填充物变化对散射系数的影响,得到了具有一维带限Weierstrass分形特征的实际路面系统电磁散射的特性。数值计算结果表明:路面分维数、入射波频率、入射角、路面材料介电常数、面层厚度、基层厚度、面层存在的空洞对散射系数的影响是非常复杂的。     

沥青混凝土路面光栅应变传感器的试验研究

疲劳是沥青路面设计标准之一,沥青混凝土的疲劳失效与沥青层底拉应变值的大小相关.为了准确测得在实际车辆荷载作用下沥青层底的应变响应,采用光栅应变传感器代替传统的电信号传感器进行路面应变测量的试验研究,结果表明光栅传感器在抗振动、抗电磁干扰等方面性能较好,试验结果与路面结构和材料类型相符,能够满足路面应变测量的要求.     

基于正弦力激励的预紧压电式力传感器的研究

为了校准预紧的压电式力传感器动态灵敏度并研究其频响特性和预紧结构的设计,首先介绍了正弦力激励的方法并建立校准数学模型。分别在传感器正立和倒立安装方式下进行测试,通过对比试验研究传感器端部等效质量引入的惯性力对传感器动态灵敏度的影响。然后根据传感器固有频率的落球测试方法,将传感器和附加质量块安装于振动系统。通过白噪声激励得到系统安装谐振频率,进而研究传感器有效频率范围和测量精度与安装谐振频率的关系。最后通过理论分析,说明传感器非对称设计的原因。试验结果表明,当附加质量块质量约为传感器质量的121倍时,可忽略端部等效质量对灵敏度标定的影响;压电式力传感器固有频率高达46kHz,但其有效使用频率范围受安装谐振频率限制,当试验频率与安装谐振频率比 时,压电式传感器精度等级为1%;传感器两端等效质量不同,预紧结构是非对称的,用于动态测试时要将端部等效质量轻的一端连接到被测物体。本研究结果可为开展传感器的现场标定和预紧结构的设计提供理论依据。     

轨道车辆车轮辐板阻尼层对其降噪效果的影响分析*

采用模态叠加法求得阻尼车轮导纳特性,利用已建立的轮轨滚动噪声预测模型,以轮轨表面粗糙度为激励,分析了辐板阻尼层与其厚度对阻尼车轮振动与声辐射特性的影响规律.首先,建立了阻尼车轮三维实体有限元模型,采用Block Lanczos方法计算车轮模态特征;其次,利用模态叠加法求得车轮在单位荷载激励下的频响函数;然后,利用虚拟激励法求得车轮在粗糙度谱激励下的频域振动特性;最后,依据车轮动态响应通过解析的方法求得车轮声辐射频域特性.计算结果表明:(1)车轮辐板敷设阻尼层对车轮1000Hz以下频率的振动与噪声的抑制作用不明显,而对车轮1600Hz以上的高频振动具有良好的抑制作用;(2)车轮辐板双侧敷设阻尼的降噪效果优于单侧阻尼;(3)阻尼层可以有效抑制车轮振动,且车轮辐板敷设阻尼层厚度越厚效果越明显.     

卫星推进系统复合材料高压气瓶爆破失效分析

介绍一种卫星推进系统复合材料气瓶的2种功能失效模式:爆破失效和疲劳失效.重点分析引起爆破失效的主要因素,通过ANSYS采用薄壁壳单元SHELL 91模拟碳纤维螺旋缠绕层和环向缠绕层组合缠绕的多层结构模型,并提出一种爆破失效验证方法.研究结果表明,应力断裂、复合层受损和树脂开裂等是引起复合层破裂的主要因素.复合材料气瓶测试结果表明:采用SHELL 91模拟复合多层结构的分析方法是一种有效、实用的方法;基于复合层单层结构判定理论的爆破失效验证方法是合理、可行的,并可以为降低其失效概率提供数据依据.     

飞行器突发故障演化模型设计与仿真

飞行器突发故障是一种随机故障,常对飞行器的安全飞行造成严重威胁。为认识和揭示飞行器突发故障的演化规律,提出利用耗散结构理论对飞行器突发故障的演化机理、演化过程及演化特征进行分析和研究,根据时变熵和时变频带能量分布建立飞行器突发故障演化模型,并以飞机发动机喘振为例进行仿真验证。结果表明,耗散结构熵值的变化和时变频带能量的波动,能够反映飞行器突发故障的演化过程和演化特征。     

连通式油气悬架三轴重型车辆模型非线性动力学分析

建立了基于连通式油气悬架的三轴重型车辆模型,分别将路面不平度考虑为冲击激励、随机激励和正弦激励,分析了连通式油气悬架的非线性特性对三轴重型车辆振动特性的影响,并分析了连通式油气悬架的抗俯仰性能及抗侧倾性能;将路面不平度考虑为正弦激励,以路面不平度激励频率为参数,通过分叉图、波形图、相图以及庞加莱截面分析了正弦激励作用下三轴重型车辆的非线性动力学响应,仿真结果表明系统在不同激励条件下存在周期运动和混沌运动;连通式油气悬架对重型车辆具有较好的抗侧倾和俯仰特性.     

基于分形理论的三维路面谱重构及在多体动力学软件中的应用

合理的道路纹理特征可以更好地反映路面抗滑性能和轮胎/路面接触特性。基于分 形理论提出了一种三维路面谱重构方法。依据国标给出二维随机路面谱的时域表达,利用计盒 维数法计算各级路面分形维数,综合应用随机中点位移法和分形布朗运动原理将传统二维路谱 拓展为三维路面谱。以典型的减速带为例,将特殊激励同构到含有细节形貌的平整路面谱中。 在 TruckSim 软件中通过编译实现三维路面谱在车辆多体动力学软件中的应用。通过对比二维路 谱和三维路谱下车辆动力学响应发现：垂向力和纵向力差异不大,有较好地一致性,但侧向力 相差比较大,表明所建立的三维路面谱有较好精度的同时反映了路面的三维纹理特性,为车辆 曲线通过性能和车辆侧翻控制研究提供了基础。     

Damage and progressive failure of concrete structures using non-local peridynamic modeling

Peridynamics (PD), a recently developed theory of solid mechanics, which employs a non-local model of force interaction and makes use of integral formulation rather than the spatial partial differential equations used in the classical continuum mechanics theory, has shown effectiveness and promise in solving discontinuous problems at both macro and micro scales. In this paper, the peridynamics theory is used to analyze damage and progressive failure of concrete structures. A non-local peridynamic model for ...     

Finite element based hybrid evolutionary optimization approach to solving rigid pavement inversion problem

This paper focuses on the development of a new backcalculation method for concrete road structures based on a hybrid evolutionary global optimization algorithm, namely shuffled complex evolution (SCE). Evolutionary optimization algorithms are ideally suited for intrinsically multi-modal, non-convex, and discontinuous real-world problems such as pavement backcalculation because of their ability to explore very large and complex search spaces and locate the globally optimal solution using a parallel search mechanism as opposed to a point-by-point search mechanism employed by traditional optimization algorithms. SCE, a type of evolutionary optimization algorithms based on the tradeoff of exploration and exploitation, has proved to be an efficient method for many global optimization problems and in some cases it does not suffer the difficulties encountered by other evolutionary computation techniques. The SCE optimization approach is hybridized with a neural networks surrogate finite-element based forward pavement response model to enable rapid computation of global or near-global pavement layer moduli solutions. The proposed rigid pavement backcalculation model is evaluated using field non-destructive test data acquired from a full-scale airport pavement test facility.