基础位移激励下包装系统的非线性振动分析

包装系统的振动特性是研究其共振频率和振动过程中所受动态载荷的基础.用三次多项式函数表征包装系统非线性弹性力,建立了基础位移激励下包装系统的非线性动力学方程,分别用谐波平衡法和直接数值积分法研究了其非线性动力响应特征,得出了频响函数和幅频曲线,并揭示了忽略包装系统弹性力的非线性会导致振动分析的显著误差.分析理论和方法为预测包装系统共振频率以及振动过程中受到的动态载荷提供技术基础.     

多级刚性包装运输系统间接逆向子结构分析

目的针对各子部件耦合界面之间的系统水平频响函数难以测量,刚性耦合系统逆向子结构分析方法无法顺利应用的情况,提出多级系统间接分析方法。方法基于子结构理论,提出单点耦合和多点耦合系统的多级刚性耦合系统间接逆向子结构分析方法,然后建立相对应的集总参数模型,利用已知参数和公式获得部件频响函数直接计算值和预测值,最后将两者进行对比验证。结果部件频响函数直接计算值与预测值相吻合,验证了方法的准确性。结论提出的方法可为逆子结构理论在解决耦合界面频响函数难测问题时提供新思路,以及为在运输包装领域更广泛的应用提供更多的可能性。     

基于希尔伯特-黄变换提取车辆轨道耦合系统时频特性

为研究各种激扰对车辆轨道耦合系统动力学响应时频特性影响,将基于改进经验模态分解（EMD）的希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform）应用于车辆轨道耦合动力学振动信号分析中。运用改进EMD方法提取耦合系统振动响应的固有模态函数（IMF）,并对其进行希尔伯特-黄变换,得到振动响应的希尔伯特时频幅值谱和边缘谱。分析表明：希尔伯特-黄变换较傅里叶变换的分辨率与精度高,能有效捕捉车轮缺陷及轨道谐波不平顺激励下车辆轨道耦合系统的调制信号;车体垂向振动加速度随轨道不平顺波长、幅值非线性变化,振动信号的轮周激励成分为调制信号,且随轨道不平顺幅值增大而减小,随轨道不平顺波长增大非线性变化。     

道路不平顺激励下车辆运输非线性包装系统动力学响应

目的研究运输车辆-非线性包装系统耦合系统在路面脉冲激励下的隔振特性。方法整体考虑路面-运载工具-缓冲包装材料-物品之间耦合的非线性振动传递模型,建立基于二分之一系统的五自由度路面脉冲激励下车辆-非线性包装系统运动分析理论模型,推导得到系统动力学方程并求解。依据结果比较考虑车辆-非线性包装系统耦合及不考虑两者耦合对运输包装件的影响,从而得知考虑车辆-非线性包装件系统耦合系统下包装件最大竖向位移是不考虑两者耦合情况下的1.25倍左右,并分别对隔振材料非线性因素及路面不平顺因素对包装件的影响进行分析。结果在车辆运输过程中,隔振材料的非线性因素及路面不平顺因素对包装件系统的响应会产生一定的影响。结论对于精确进行被动隔振设计和隔振效果评价具有积极意义。     

刚柔耦合包装系统动态特性分析的逆子结构方法

目的以三级刚柔耦合包装系统为研究对象,推导由系统水平传递函数反向预测部件水平传递函数的逆向子结构分析公式。方法结合刚性和柔性系统特点,分别将三级刚柔耦合系统转化为二级刚性和二级柔性结构,经过理论推导得出结果,并用集总参数模型进行验证,对理论公式进行误差分析。结果验证了理论公式的正确性,获得了各测量传函对预测传函的影响规律。结论为刚柔耦合包装系统动态力学分析提供了理论依据。     

人车路耦合系统的非线性振动特性及试验研究

为了解决车辆行驶中产生的复杂非线性振动响应问题,建立三自由度人车路耦合非线性动力学模型。基于扭转几何变形非线性特征,利用拉格朗日方程推导出三自由度人车路耦合非线性振动方程,该方程中的正弦和余弦函数项来源于几何非线性扭转变形。针对自由振动,给出非线性恢复力曲面、势能曲面及固有频率解析表达式。针对强迫振动,运用数值仿真方法分析车辆质量、转动惯量、乘客质量、座椅刚度/阻尼、悬架刚度/阻尼、阻尼、质心位置、路面波长及波幅等系统参数对振幅速度响应曲线的影响。搭建人车路耦合振动系统的实验平台,通过振动实验结果验证理论分析与数值结果的可靠性。研究结果表明：该三自由度非线性动力学耦合系统可精确描述人车路耦合系统的响应特性,合理选择系统参数能够有效减小振动响应幅值和提升乘坐舒适性。     

基于振动测试的非线性参数识别方法

研究了利用特殊的正弦扫频技术识别非线性参数的方法。该方法利用目前线性系统成熟的模态分析技术,并结合等效线性化理论,通过振动测试识别结构的非线性参数,可以建立一个更加准确的模型来反映非线性结构的动力学特性,从而提高模型的预测精度。该方法包括两部分：（1）常位移测试识别非线性刚度;（2）常速度测试识别非线性阻尼。常位移测试是在一次正弦扫频过程中,通过调整各频率下的激励力幅值使得位移响应的幅值为常数,获得一组频响函数,通过模态分析获得等效刚度;改变位移响应的幅值进行多次测试,获得多组等效刚度;对获得的一系列恒定位移响应下的等效刚度进行曲线拟合,即可获得所有线性和非线性刚度参数。常速度测试与其类似。以三自由度非线性系统为例,进行了常位移测试和     

铁路非高斯随机振动的数字模拟与包装件响应分析

目的研究铁路振动环境的非高斯特性,并分析包装件在非高斯随机振动环境条件下的响应情况。方法结合离散傅里叶变换与EARPG(1)模型,模拟了铁路随机振动信号。根据采集的数据的PSD曲线计算幅值,利用EARPG(1)模型生成了具有尖峰特征的模拟信号,计算了相位并进行了相位整体平移,根据幅值和相位,合成了所需的非高斯随机振动信号。将包装件简化为单自由度系统,分析了包装件在非高斯振动条件下的响应情况。结果铁路随机振动的峭度大于3,偏斜度为0,属于对称超高斯随机振动,提出的模型可准确模拟出铁路振动的非高斯特性,峭度和偏斜度的误差均小于3%,包装系统的固有频率、阻尼比、激励峭度对系统的响应的峭度、均方根均有较大的影响。结论通过合理地选择包装系统的固有频率和阻尼比,可有效减小系统的响应峭度和均方根,提高包装系统的可靠性。     

随机振动条件下包装件动态特性识别方法

目的建立一种识别包装件在随机振动激励条件下的动态特性方法。方法基于多自由度系统的伊藤方程,运用随机响应矩分析法分析系统的恢复力特性和阻尼特性与响应统计量之间的数学关系,建立应用推导的代数关系分析系统动态特性的方法。采用单自由度非线性系统和二自由度线性系统作为实例,验证方法的准确性。结果从实例中参数识别结果和真实值的对比表明,识别结果的误差小于2%,具有良好的准确性。文中方法是一种仅应用响应数据的时域方法,具有良好的通用性。结论文中方法可用于随机振动激励条件下包装件的动态特性识别。     

桨-轴系-船体耦合振动频响函数子结构综合建模方法验证与分析

提出桨-轴系-船体耦合系统振动响应的频响函数子结构综合建模方法.搭建基于减振降噪设计的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台,开展轴系运转状态下的振动传递测试.利用测试结果,验证频响函数子结构综合建模方法的最大幅值误差在主要频率点处不大于2.0 dB;并对结合数值模拟对测试得到的传递特性进行分析,得到结论为:低频主要...     

逆子结构理论在运输包装中的研究进展

微动态逆子结构方法在解决由产品、包装和运载体(如车辆)组成的产品运输包装系统的相关问题上效果显著。综述了运输包装中逆子结构理论的发展与完善及其在其他方面的应用成果、测量信息不完备下的逆子结构分析以及间接逆子结构分析。逆子结构理论的发展为了解运输过程中产品的动态特性提供了新的方法,也为今后运输包装的进一步发展提供了参考。     

基于逆子结构的产品包装耦合系统传递路径分析

目的以产品包装耦合系统为研究对象,基于动态逆子结构技术,利用传递路径分析法研究对目标系统级传递函数峰值贡献量影响最大的子结构传递函数,并找出耦合界面特征参数对力传递率的影响规律,从而更好指导缓冲包装设计。方法通过建立二级多点耦合系统集总参数模型,以此来研究各子结构传递函数,以及各耦合点对目标系统级传递函数的贡献量,研究耦合点处物理参数对力传递率贡献量的影响规律。结果找到对主要传递路径影响最大的子结构传递函数,以及耦合点处刚度及阻尼对力传递率贡献量的影响规律。结论无需拆卸系统,即可实现路径贡献量分析,高效地识别各子传递路径对目标系统级传递函数峰值的贡献量,揭示包装耦合界面物理参数对传递贡献的影响本质,从而为指导缓冲包装的设计和优化提供理论支撑和技术指导。     

离散化包装耦合体动刚度的逆子结构计算方法

提供离散化包装耦合体的动刚度一种间接的逆子结构计算方法,依据矩阵理论建立复杂包装耦合体等效离散化后动态刚度逆子结构分析计算方法及其普适性公式。应用典型运输包装系统的集总参数模型验证公式的完备有效性,并计算源函数（频率响应函数）误差的影响。     

基于逆子理论的洗衣机运输系统动态特性分析

目的获取产品运输包装系统各部件的动态特性。方法采用多级系统分布解耦法,结合二级刚性耦合系统逆子结构理论,推导由产品、车辆部件水平和系统水平频响传函预测关键部件频响传函的理论公式。搭建电机-洗衣机-车辆三级刚柔耦合运输系统,对理论方法进行验证。结果通过在线实验验证,基于理论预测得到的关键部件频响传函和测试值相吻合。结论研究结果为产品运输包装设计和优化提供了参考依据。     

Application of the Inverse Substructure Method in the Investigation of Dynamic Characteristics of Product Transport System

Product, packaging and vehicle constitute a complex product transport system in logistics. It is very difficult to obtain accurately the dynamic response of a product transport system under the action of environmental vibration and shock. In this paper, product transport system is treated as a two substructure‐coupled system composed of product system (including critical element) and vehicle connected by packaging and its fixing (location pattern, securing, etc.); the inverse substructure method is applied to the analysis of the dynamic characteristics of the system. For verification of the validity of the inverse substructure method for product transport system, a typical lumped mass model is taken as an example for numerical validation. To check out the accuracy of the method, we completed the experiment, and the predicted substructure‐level frequency response functions are in overall agreement with those measured. The sensitivity of the method to measurement error is also made. To study the influences of the product parameters, packaging and its fixing, we investigated the effects of the coupling stiffness, mass ratio, frequency parameter ratio and damping on the dynamic response of critical element. Reducing the coupling static stiffness of product–vehicle interface can effectively lower the response of critical element, especially when the coupling stiffness is less than the stiffness of product and vehicle. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于结构加速度误差最小化的声学预测模型修正

针对FEA（有限元分析）声学预测方法,提出了基于结构加速度响应误差最小化的声学预测模型修正方法。以模态迭加法为基础,结合模态应变能模态阻尼识别和频域载荷识别原理,重构了FEA声学预测模型,通过遗传算法优化结构损耗因子,使结构加速度响应计算值与实验值误差最小化,从而识别系统模态阻尼比及激励力,实现对声学预测模型参数的修正。将该方法与传统计算方法预测结果对比,结果表明：该方法可以精确识别系统模态阻尼和激励力,提高模型预测精度。     

获取界面响应不可测数据的频响探针关键技术研究

目的针对传统逆子结构理论在求解过程中界面响应难以实测的问题,提出一种利用频响探针技术来获取该界面响应的关键技术。方法首先基于该频响探针的动力学微分方程,从理论上推导了该频响探针技术的理论公式,然后对建立的二级单点刚性耦合系统进行了有限元数值验证,将利用频响探针技术预测得到的难测原点频响函数与有限元计算值进行比较,并将该预测值代入逆子结构理论公式中,得到了部件频响函数的预测值,将该预测值与有限元计算值进行了对比验证。结果预测值与有限元计算值高度吻合,验证了该理论的准确性。结论该频响探针关键技术在获取界面响应不可测数据方面,有很好的应用价值。     

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法,以某透平驱动水泵系统为研究对象,采用有限元法建立了系统的动力学模型,并利用模态缩减法减少了系统自由度.在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应.结果表明,在计算系统的固有频率和稳态响应...     

Indirect Inverse Substructuring Theory for Coupling Dynamic Stiffness Identification of Complex Interface Between Packaged Product and Vehicle Transport System

Inverse substructuring method has been recently proposed and applied for inverse analysis of the dynamical response of product transport system. The component‐level frequency response functions (FRFs) and the coupling dynamic stiffness for facilitating the cushioning packaging design are all predicted from only the system‐level FRFs. However, the system‐level FRFs from coupling degree of freedoms may not be measured accurately because of the difficulties of vibration excitation and response measurement for the coupled interface between packaged product and vehicle within the limited accessible space. The aim of this paper is to develop a new FRF‐based indirect inverse substructuring method for the analysis of the dynamic characteristics of a three‐substructure coupled product transport system without measuring system‐level FRFs at the coupling degree of freedoms. By enforcing the dynamic equilibrium conditions at the coupling coordinates and the displacement compatibility conditions, a closed‐form analytical solution to inverse sub‐structuring analysis of multi‐substructure coupled product transport system is derived based on the relationship of easy‐to‐monitor component‐level FRFs and the system‐level FRFs at the coupling coordinates.. The proposed method is validated by a lumped mass‐spring‐damper model, and the predicted coupling dynamic stiffness is compared with the direct computation, showing exact agreement. Then, the FRF tests of a physical prototype of multi‐substructure coupled product transport system are performed to further check the accuracy of the suggested method. The method developed offers an approach to predict the unknown coupling dynamic stiffness from measured FRFs purely. The proposed method may help to obtain the main controlling factors and contributions from the various structure‐borne paths for product transport system. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.