振型函数拟合方法求解移动荷载作用下连续梁的响应

利用ANSYS对连续梁桥进行模态分析,得到各阶频率及振型数据.利用MATLAB编制程序对振型函数数据进行函数拟合,拟合函数采用等截面直梁的振型函数通式,相比样条插值函数和振型函数修正方法,该方法拟合得到的振型函数更为简单,更加和实际振型吻合,便于工程应用.利用拟合的振型函数,对移动荷载作用下连续梁的响应进行分析,应用方便,且得到相当好的结果.该方法具有较好的工程应用价值.     

梁摆系统耦合振动分析

分析了梁摆系统的耦合振动,梁和摆均考虑为线性.研究发现该系统含有非线性动力行为,在某些条件下会发生叉形分叉.用结构动力学理论建立了梁摆系统的耦合振动方程,用摄动法求出了系统的近似解,分析了该系统的动力响应及分叉.最后用MATHMATIC软件对分叉点前后动力响应进行分析.     

基于ANSYS的车桥耦合振动分析

为准确分析车桥之间的相互作用,根据模态综合法推导车桥系统动力平衡方程,基于ANSYS前后处理器的桥梁建模和结果后处理功能,结合自主程序VBDIP(Vehicle Bridge Dynamic Interaction Program),形成1个通用工具用于分析车桥耦合振动问题.以单自由度质-弹系统通过简支梁桥模型为例,计算车桥的动力响应.所得结果与相关文献结果吻合良好,表明该方法正确有效,可用于分析各种车桥耦合振动问题.     

基于板单元形函数的公路桥梁车桥耦合振动分析方法研究

为研究公路多片式梁桥的车桥耦合振动问题,提出一种基于矩形薄板形函数的车桥耦合振动分析方法.该方法以车轮与桥面接触点为界,将车桥耦合系统分为汽车与桥梁2个子系统,分别采用虚功原理与有限元法建立各自的运动方程,并通过车轮与桥面接触处的位移协调条件及车桥相互作用力的平衡关系相耦合,采用矩形薄板形函数实现车桥接触点位移与桥梁节点位移的联系以及车桥相互作用力的分配,通过迭代求解汽车和桥梁的运动方程得到其动力响应.根据分析方法的计算流程,编制了汽车 桥梁耦合系统的动力分析程序,并通过算例分析验证其可行性.研究结果表明,使用基于矩形薄板形函数的公路桥梁车桥耦合振动分析方法得到的车桥动力响应具有较好的精度,该方法具有广泛的适用性,可为多片式梁桥的车桥耦合振动分析提供一种新思路.     

竖向环境振动对人车路系统耦合振动的影响

为分析竖向环境振动对人车路系统耦合振动的影响,人体采用并联动力模型,车辆采用7自由度全车模型,路面采用Kelvin地基上梁单元进行模拟,通过车路之间的动态轮胎力建立起考虑竖向环境振动作用的人车路耦合振动方程；运用New-mark积分法对方程组进行求解,采用人体竖向振动加速度均方根值对车辆乘坐舒适度进行评价；对地震波频率和地震波幅值对系统振动的影响进行讨论,以及车辆乘坐舒适度和乘坐者人体生理反应进行分析.数值分析结果表明：竖向环境振动加剧了人车路系统的振动,显著增大了车辆乘坐舒适度指标；地震波频率和地震波幅值对车辆乘坐舒适度的影响都很大.     

磁浮列车车轨耦合振动仿真研究

为了分析车轨道耦合振动过程中各因素的影响,建立了车体-悬浮架-轨道的简化动力学模型和动力学方程,利用数值方法研究了一节列车在静态悬浮过程中,整个车体与轨道耦合振动的垂向动力学行为.分析了轨道和车辆主要参数对振动的影响,并给出了仿真结果.仿真结果表明,轨道的抗弯刚度,长度,车轨质量比,以及车辆的悬浮刚度对于耦合振动影响较大;同时经过二系悬挂的衰减,车厢的振动较小.结论可供车辆悬浮控制器设计和轨道梁设计参考.     

车桥耦合系统固有频率的研究

建立了用来计算车桥耦合系统各阶固有频率的特征值方法理论,研究了系统的各阶固有频率随车辆在桥梁上相对位置和车辆与桥梁相对刚度的变化规律,以及系统基频随车速和加速度的变化规律.数值算例结果表明,车桥耦合系统的各阶固有频率不仅与相对位置有关,而且与相对刚度有关,并且呈现一定的规律性,车速和加速度对耦合系统的基频也有一点程度的影响,若用桥梁的固有频率取代耦合系统的固有频率将会产生较大误差.     

车-简支梁桥耦合振动系统中全局最大动力响应研究

本文采用四分之一车辆模型和等截面简支梁模型,建立了车-桥耦合振动计算模型,分析了车辆匀速驶过桥梁时,桥梁动挠度、动弯矩、动剪力的全局最大值及发生的位置.进一步分析计算了车速、车距和桥梁模态截断阶数对桥梁动挠度、动弯矩、动剪力全局最大值的影响.结果表明,车速对桥梁动挠度、动弯矩、动剪力全局最大值影响较大,全局最大动挠度和全局最大动弯矩均出现在跨中附近,车速不同位置也不同,而全局最大动剪力均出现在车辆下桥的梁端;两车同时上桥时,前后车车距越大,桥梁动挠度、动弯矩、动剪力全局最大值越小,当达到一定车距时,三者不再减小且与单车情况相同;为提高桥梁动挠度、动弯矩、动剪力全局最大值计算精度,桥梁模态截断阶数宜分别大于3阶、6阶、7阶.     

磁悬浮系统车轨耦合振动研究

该文首先建立磁悬浮列车系统的车轨耦合模型,为了确保系统的全局稳定,利用状态反馈方法对磁悬浮非线性系统进行精确反馈线性化。分析了在常规反馈控制规律下,磁悬浮列车系统产生车轨耦合振动的原因。由于系统可控,如果对系统采用全状态反馈控制,可以将系统极点设置在任意位置。该文从实际的实验角度出发,考虑到并不是所有的磁悬浮系统的状态都可以获取,因此只能在常规控制规律基础上引入电磁铁的垂向速度作为控制量,实验证明：这一做法对磁悬浮系统的车轨耦合振动起到了很好的抑制作用。最后仿真说明了该文提出的控制方法对抑制磁悬浮系统车轨耦合振动的有效性。     

基于多体系统动力学和有限元法的联合仿真在车桥耦合振动研究中的应用*

为了实现车桥耦合振动精细化仿真研究,利用多体系统动力学软件SIMPACK建立完整的车辆空间模型,采用空间杆系和板壳混合单元有限元方法建立桥梁的动力分析模型;然后将车辆和桥梁两个子系统在轮轨接触面离散的信息点上进行数据交换,实现车桥耦合振动联合仿真分析。以高速铁路上的简支梁桥为研究对象,采用基于多体系统动力学和有限元法结合的联合仿真技术,计算了弹性轮轨接触时动车组列车以不同车速通过桥梁的空间耦合振动响应,证明了该研究方法的可行性。     

Modal synthesis method of lateral vibration analysis for rotor-bearing system

Rigid coupling and flexible connection made up of elastic coupling units are widely applied to rotor-bearing system with multi-branched shafting system. This paper proposes a modal synthesis method of lateral vibration analysis for such kind of rotor-bearing system. When the proposed approach is developed, the elastic coupling unit is defined as “flexible substructure” which is treated individually and the other parts are partitioned into some substructures which are analyzed by finite element method. The lower-frequency normal modes of the substructures are retained; whereas the higher-frequency normal modes are neglected by a frequency truncation criterion and the residual flexibility of those omitted modes is considered. The lower-frequency normal modes and residual flexibility are considered to be the assumed modes of Rayleigh–Ritz analysis of whole structure. The approach to the treatment of higher-frequency modes leads to a great reduction in the calculation time and a significant improvement in the efficiency of modal synthesis. Examples show that the proposed approach is very effective for the vibration analysis of rotor-bearing system with multi-branched shafting system and the results derived from this approach are in a good agreement with those from transfer matrix method.     

Volterra-series-based equivalent nonlinear system method for subharmonic vibration systems

Subharmonics generation in the nonlinear system, directly using the traditional finite Volterra series, cannot generally represent the aimed system. In this paper, a new approach is presented, which is an extension of single finite Volterra series for representation and analysis of the subharmonic vibration system based on equivalent nonlinear system. The equivalent nonlinear system, which is constructed by pre-compensating the subharmonic vibration system with the super-harmonic nonlinear model, yields the input–output relation between the virtual source and the response of the aimed nonlinear system. Orthogonal least square method is employed to identify the truncated order of Volterra series and predominant Volterra kernels of the equivalent nonlinear system. The MGFRFs (modified generalised frequency response functions) of the equivalent nonlinear system is obtained from the data of the virtual source and response, and verified by comparing the response estimated by the MGFRFs with its true value. Therefore, the aimed subharmonic vibration system can be analysed by taking advantage of a truncated Volterra series based on the equivalent nonlinear system. Numerical simulations were carried out, whose results have shown that the proposed method is valid and feasible, and suitable to apply on representation and analysis of subharmonic vibration systems.     

微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究

较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合误差的主要因素,在与该加工误差对称的位置去除相应的材料可以减小甚至消除模态耦合误差。采用紫外激光微细加工技术,对微陀螺样机进行了结构平衡实验,激光修形后在没有输入角速度时,微陀螺样机模态耦合误差信号的峰峰值从2.88 V降低到0.24 V,取得了明显的修形效果。     

Maximal coupling Rare Perturbation Analysis with a random horizon

In this article we present extension of the recently introduced maximal coupling Rare Perturbation Analysis (RPA), a novel approach for computing gradient estimates in sensitivity analysis, and we extend the result of Brémaud (1992) to the random horizon case. Also we interpret the analysis of Dai and Ho (1992) in terms of maximal coupling (one sided).     

考虑刚-柔-热耦合的板结构多体系统的动力学建模

对热载荷作用下中心刚体与大变形薄板多体系统的动力学建模问题进行研究.基于Kirchhoff假设,从格林应变和曲率与绝对位移的非线性关系式出发,推导了非线性广义弹性力阵,用绝对节点坐标法建立了大变形矩形薄板的有限元离散的动力学变分方程.为了考虑刚体姿态运动、弹性变形和温度变化的相互耦合作用,推导了热流密度与绝对节点坐标之间的关系式.引入系统的运动学约束方程,建立了中心刚体-矩形板多体系统的考虑刚-柔-热耦合的热传导方程和带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日动力学方程.为了有效地提高计算效率,将改进的中心差分法和广义-α法相结合,求解热传导方程和动力学方程,差分后的方程通过牛顿迭代法耦合求解.对刚-柔耦合和刚-柔-热三者耦合两种模型的仿真结果进行比较表明,刚体运动对温度梯度和热变形的影响显著.此外,本文建模方法考虑了几何非线性项,因此也考虑了热膨胀引起的轴向变形对横向变形的影响.     

Application of homotopy perturbation method and homotopy analysis method to fractional vibration equation

In this paper, the approximate analytical solutions of the mathematical model of vibration equation with fractional-order time derivative β (1<β≤2) for very large membranes are obtained with the help of powerful mathematical tools like homotopy perturbation method and homotopy analysis method. Both the methods perform extremely well in terms of efficiency and simplicity. The validity and applicability of the techniques are shown for obtaining approximate numerical solutions for different particular cases which are presented through figures and tables.     

振动与力加载耦合的电液伺服控制

振动与力加载耦合的电液伺服系统具有集成模拟被测试件在振动与加载耦合工况下动态性能的优势,针对振动模拟对力加载系统产生的干扰多余力问题,提出了一种力干扰观测器,以提高加载力跟踪精度.首先,建立了振动与力加载耦合的电液伺服控制系统的数学仿真模型;其次,利用递推增广最小二乘算法辨识了力加载系统闭环传递函数;然后,利用零相差跟踪技术设计了力加载系统的前馈逆模型;最后,设计了力干扰观测器,搭建了水平向振动与力加载耦合的电液伺服系统实验台,仿真和实验验证了提出的力干扰观测器可有效降低由于振动扰动而产生的干扰多余力.     

基于振动法的变压器振动在线监测系统

铁心和绕组故障是变压器故障中比较常见且危害严重的故障,目前对其采用的故障诊断方法主要是离线检测的方法,不够安全方便.针对此问题,研发了一种基于振动法原理的变压器振动在线监测系统,通过振动校验台校验了其精度符合要求,通过对变压器实际监测数据分析得出了变压器的振动特征频率,现场连续多月的监测验证了该系统长期运行的稳定性.该系统补充和完善了传统变压器故障诊断方法.