基于有理样条函数的局部均值分解方法及其应用

局部均值分解(Local mean decomposition,简称LMD)方法通过滑动平均方法平滑局部均值线段和局部幅值线段得到局部均值函数和包络估计函数,从而实现信号的分解.但滑动平均方法会产生相位差以及平滑步长的选择具有一定的主观性,这样会使分解结果不理想.对LMD方法进行了改进,采用有理样条插值函数(Rational spline)求取信号的上下包络线,然后通过上下包络线计算信号的局部均值函数和包络估计函数,克服了原LMD方法中采用滑动平均方法带来的缺陷.通过对仿真信号以及滚动轴承故障振动信号的分析,表明改进后的LMD方法优于原LMD方法.     

基于滑动Kriging插值的无网格MLPG法求解结构动力问题

利用基于滑动Kriging插值的无网格局部Petrov-Galerkin (MLPG) 法来求解二维结构动力问题,Heaviside分段函数作为局部弱形式的权函数并采用精细积分法来离散时间域。基于滑动Kriging插值构造的形函数满足Kronecker Delta性质,因此可以直接施加本质边界条件。刚度矩阵形成过程中只涉及到边界积分,而没有涉及到区域积分和奇异积分。计算结果表明：基于滑动Kriging插值的MLPG法具有模拟简单、计算精度高等优点。     

梁振动响应曲线滑动拟合法及在移动荷载识别中的应用

用选定的函数对梁振动响应整段曲线进行似合时,难以精确描述曲线的细部即响应的高频部分和随机部分,分段拟合可以提高拟合的精度.为了保持原响应曲线在分段点处的连续特性,拟合数据向前后延长覆盖分段点,这种拟合方法类似于滑动平均,因此称其为滑动拟合法.通过模型实验验证滑动拟合法识别移动荷载的有效性,并比较多项式和有理分式函数的拟合效果.     

一种基于变尺度积分滑动平均的载荷识别方法

首先,基于积分滑动平均思想构造了变尺度加权积分函数,提出了最小二乘意义下加权积分滑动平均最佳近似响应函数模型。其次,利用形函数方法构造最佳近似载荷模型,组合近似载荷及响应得到实际情况下的Duhamel积分方程,对Duhamel积分离散化得到用于载荷识别的离散线性系统方程。再次,使用正则化方法进行载荷识别。利用正则化方法中最小二乘解构造以正则化参数为自变量的函数,提出了一种选取最优正则化参数的新方法。最后,数值仿真及试验验证将该文提出方法与传统方法进行了比较,结果说明新方法能够得到精度较好的近似稳定解,并且具有较好的抗噪性。     

非均质材料的扩展无单元Galerkin法模拟

该文基于滑动Kriging插值法,提出了求解含夹杂非均匀材料问题的扩展无单元Galerkin法。该方法利用水平集函数对滑动Kriging插值形函数进行扩展,从而来反映材料交界面的几何形状和不连续位移场。相比传统的移动最小二乘法形函数,滑动Kriging插值形函数由于满足Kronecker delta函数性质,因此能准确施加位移边界条件。在含夹杂非均匀材料问题求解时,阐述了扩展无单元Galerkin法位移模式的构造以及控制方程的建立。最后通过单夹杂和多夹杂算例表明,扩展无单元Galerkin法相比扩展有限元法,计算精度更高、收敛速率更快。     

基于时变NARMA模型的非线性时变系统辨识

在非线性自回归滑动平均模型NARMA(Nonlinear Auto Regressive Moving Average)中引入时间变量,将其扩展为时变NARMA模型,用Taylor展开将模型中的非线性函数展开为关于输入输出的多项式,得到关于参数线性时变的多项式形式的时变NARMA模型,再用基序列拟合模型的时变参数得到关于参数线性时不变的模型,最后用递推最小二乘法估计模型参数。仿真算例证明,与小波网络方法相比,辨识精度高,计算量小。     

干摩擦自激振动周期解的同伦方法

针对一类单质体-传输带干摩擦系统,首先对系统平衡点进行稳定性分析,然后利用同伦方法研究系统的纯滑动和粘滞滑动形式的干摩擦自激振动。通过适当选取基函数,定义初始猜测解、辅助线性算子和非线性算子,计算到二阶或三阶近似即可得到精度较高的解析近似解。由于粘-滑极限环的由两个阶段组成,具有非光滑特点,在计算其滑动阶段时,可以允许近似解中出现长期项。     

地基土上水工建筑物的抗滑动稳定研究

研究地基土上水工建筑物滑动设计和计算中存在的问题。利用基坑内压板抗滑动试验成果,确定地基土包括回弹影响后的抗滑动承载能力。采用地基土承受偏心荷载的最大压应力σmax控制地基土与压板的位移和抗滑动形式,可以发生不同的3种最大位移面,形成6种抗滑动形式。根据地基土承受的最大压应力,提出设计抗滑动的计算方法:定量确定地基土与压板抗滑动的摩擦系数计算值,地基土的抗滑动安全系数由指标安全系数控制,修正在地基土上建筑物整体滑动的计算公式,计算预测可能发生的多种最大位移面和抗滑动形式及绘制地基土滑动区轮廓,限定地基土发生平面抗滑动形式时承受的最大压应力值。按拟定方法,回顾分析3座已建水工建筑物,分析计算成果符合实物工况。     

两种减少无单元法计算中数值误差的方法

基于无单元法的发展历史和基本理论,讨论了在无单元法计算中起重要作用的A矩阵的几种取值情况,及其对滑动最小二乘法模拟精度的影响,并修正了滑动最小二乘法计算过程中容易产生数值误差的地方。确定了影响A矩阵的几种极端的布点形式,说明了形函数的值与计算点坐标无关的而只与插值点与计算点的相对坐标相关的性质,并给出了数学理论上或数值上的证明。这对无单元法模拟函数滑动最小二乘法的模拟精度有重要的理论价值和实践意义。     

二维ARMA模型AR阶次p1、p2的判定

本文提出了用分块奇异值分解法 ,确定二维自回归滑动平均模型的最佳阶次 ,并通过两例仿真实例来证明该方法的实用性和有效性     

干摩擦振子双粘着运动响应的级数形式解及粘滑边界分析

基于摩擦力函数的分段表达式,利用谐波平衡方法给出双粘着运动响应的级数形式解析解。双粘着运动响应仅包含奇次谐波成分,其响应幅值与粘着时长受频率比、力幅比及粘性阻尼比影响。基于级数解给出参数平面内的粘滑边界线函数。粘性阻尼增大能缩小纯滑动参数区域范围,在频率较小时影响更明显。当粘性阻尼比小于0.165 2时,粘滑边界线出现凸凹交替特征。     

考虑结构尺寸效应的台风场阵风因子特性分析

为了克服现行固定时距阵风因子在进行结构抗风设计时潜在的不足,提出一种基于性能设计的阵风因子确定方法。首先,在极值理论所建立的阵风因子基础上,通过引入滑动平均滤波器与气动导纳函数等效的方法建立了考虑结构尺寸效应和平均风速的阵风时距确定方法;之后对常见的5种气动导纳函数进行分析得到了等效阵风时距计算公式;最后利用2006年到2008年间影响中国的三次台风过程实测数据,分别建立了A,B两类场地不同时距阵风因子曲线。研究结果表明:由Vickery通过实验测得气动导纳函数确定的等效阵风时距最大,由Newberry等实测得到的脉动风压相干函数经验式确定的等效阵风时距最小;综合五种气动导纳函数的计算结果,等效阵风时距可取为1.33倍的结构宽度与平均风速比值;随着场地粗糙度增加,阵风因子显著增大;实测台风场阵风因子大于规范给出相应场地类别推荐值。     

被动土压力作用的变分极限平衡法研究

在极限平衡法的框架内,引入Lagrange乘子,将被动土压力问题以变分学观点来描述,转化为含有两个函数自变量的泛函极值问题,进而根据力系几何关系将其转化为带有约束的函数极值问题。极值问题的计算结果表明,挡墙背后土体在被动临界状态时存在着沿某平面滑动和绕对数螺旋柱面转动两种破坏形式。在平面滑动破坏的情况下,土压力的大小完全等同于Coulomb(1776)和Rankine(1857)理论的结果;对于土体转动破坏情况,土压力的大小与Sokolovskii(1956)和Chen(1975)的结果比较吻合。与已有测试数据的对比表明,两类理论计算结果构成的有序实数对可以作为被动土压力大小的一个区间估计,包含了各种墙体变位模式下刚性挡墙上作用的被动土压力。     

基于改进最小二乘步骤的NARMA模型辨识非线性时变结构系统

基于时变非线性自回归滑动平均模型利用改进的递推最小二乘算法提出一种用于非线性时变结构系统辨识的方法。利用线性变换将非线性时不变结构系统的动力学模型转化为非线性自回归滑动平均模型,然后将非线性项展开为系统输出数据的多项式的形式。利用短时时不变假设,通过改变模型的参数跟踪系统参数的变化,将非线性时变系统的辨识问题转化为线性时变系统的辨识问题,再利用改进的递推最小二乘算法实现对非线性时变结构系统的辨识。最后通过一个具有非线性时变刚度的三自由度结构系统的仿真算例表明,该方法可以有效地辨识非线性时变结构系统。     

船舶推进轴系变结构控制

以船舶主推进轴系为研究对象,在变结构控制理论和设计方法的基础上,对主推进轴系的变结构控制方法进行研究。考虑到推进轴系在螺旋桨处的位移响应最大,在螺旋桨部位设置主动控制作动器,对推进轴系进行振动控制,并以主推进系统的弹性体动力学模型为基础,建立系统的变结构控制方法。采用单位向量控制形式的最终滑动模态控制器,并采用二次型最优控制理论设计最终滑动模态的切换函数。最后以一个带有六个弹性支撑的推进轴为例进行仿真计算。实例分析指出:变结构控制对于推进轴系的振动控制具有显著的效果。     

基于ARMA模型模拟高架桥的脉动风速时程

强风是高架桥设计与防灾减灾分析的控制性荷载之一.风与高架桥相互作用十分复杂,可以通过风洞试验、现场实测、数值模拟获取可靠的风速(风荷载)数据.尽管如此,时域分析可以使人们更全面地了解高架桥的风振响应特性, 也能更直观地反映高架桥风致振动控制的有效性.因此, 使用线性滤波法即白噪声滤波法(WNFM)中的自回归滑动平均(ARMA)模型模拟高架桥的脉动风速时程.首先, 考虑高架桥脉动风速的时间和空间相关性, 导出自回归(AR)模型阶数与滑动回归(MA)模型阶数不相等时ARMA模型的表达式.接着, 基于Kaimal风速谱,使用ARMA模型来模拟一座实际高架桥的脉动风速时程.最后,通过比较模拟风速功率谱、自相关和互相关函数与目标风速功率谱、自相关和互相关函数的吻合程度, 验证基于ARMA模型模拟高架桥脉动风速时程的可行性.     

移动机器人的滑模轨迹跟踪控制

采用变结构控制方法对移动机器人的轨迹跟踪问题进行研究。多输入非线性系统变结构控制器设计的关键之一是寻求切换函数使得滑动模态渐近稳定。本文在后退(backstepping)方法的思想基础上设计了变结构控制的切换函数,并由此构造了具有全局渐近稳定性的滑模跟踪控制器。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于滑动平均的等间隔线阵逆波束形成

逆波束形成算法与常规波束形成相比具有较高的方位分辨力和阵增益,抑制噪声能力强,但其旁瓣却较高,因此采用峰值统计信息作为输出。这样解决了高旁瓣下信号检测的问题,但却丢失了功率谱密度信息。本文在分析逆波束形成算法高旁瓣起因的基础上,提出了用滑动平均抑制旁瓣的方法。仿真分析结果表明,滑动平均方法在保留逆波束形成算法高分辨力的基础上,有效的抑制了旁瓣(第一旁瓣下降了2dB～3dB)。因此,可以采用传统的方法进行输出,以保留功率谱密度信息。海上试验数据的处理结果进一步验证了滑动平均方法的优点。     

某型发动机5号轴承失效分析

对某型发动机5号轴承进行失效分析.结果表明,该轴承的失效形式为滚动以及滑动接触疲劳;产生滚动以及滑动接触疲劳的原因是轴承套圈不对中.     

砂土中水平条形锚板竖向拉拔承载力统一计算方法研究

水平锚板竖向拉拔承载机理与承载力计算方法的研究目前存在人为区分浅埋、深埋,但界定标准又极不统一的问题.该文通过总结水平条形锚板竖向拉拔承载机理,提出了可描述极限拉拔下锚周土体滑动面随埋深比连续演化的对数螺旋线形态函数,建立了无需区分浅埋、深埋的极限承载统一力学模型.根据锚板埋深、滑动面交点与锚板距离和滑动面上切线为竖直...