平稳随机激励下非黏滞阻尼系统功率谱密度函数的灵敏度分析EI北大核心CSCD

功率谱密度(power spectral density,PSD)函数的灵敏度分析是实现结构系统在随机激励下梯度优化算法的基础。区别于黏性阻尼模型假设阻尼力正比于瞬时速度,非黏滞阻尼模型的阻尼力与质点的时间历程相关,因而能够更准确地描述黏弹性材料的耗能特性。针对卷积型非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解问题,利用虚拟激励法(pseudo-excitation method,PEM)将平稳随机激励下非黏滞阻尼系统的随机响应问题等效转化为确定性的简谐响应问题;利用直接微分法推导出PSD函数的灵敏度表达式;分别引入基于复模态的一阶、二阶近似法和基于实模态的迭代法构建PSD函数的灵敏度算法;通过数值算例比较三种方法的计算精度和效率。结果表明,迭代法更适合大规模非黏滞阻尼系统PSD函数的灵敏度求解。     

一种基于互功率谱密度的频域模态识别法

对各测点响应的互功率谱密度函数进行了详细推导,提出了一种基于互功率谱密度的频域多参点辨识法,这意味着许多利用频响函数的传统频域识别法可以很容易地用于工作状态下的模态识别,大大开阔了未知激励下模态识别的视野。然后采用一飞机模型对该方法进行了试验验证,结果表明,本文所提出的方法确实可行。     

应变功率谱密度传递比与工作应变模态参数识别EI北大核心CSCD

选取一个应变响应测点作为参考点,定义了响应应变功率谱密度传递比(Strain Power Spectrum Density Transmissibility,SPSDT),从理论上证明了SPSDT在系统的极点处为应变振型系数之比。利用这一性质,选取一系列不同的参考点构造响应应变功率谱密度传递比矩阵,在系统的极点处对该矩阵进行奇异值分解,分解所得左奇异矩阵的第一列向量即为应变振型,从而实现结构工作应变模态参数的识别。与传统的工作模态分析方法相比,SPSDT方法不需要对激励做白噪声假定,不需要多种激励类型,仅在一种激励下即可识别出结构的工作应变模态参数。通过数值模拟算例和实验室模型试验验证了所提出方法的有效性,并与传统的频域分解法和随机子空间识别方法进行了比较,验证了所提出方法是有效的。最后分析了采样时长对识别结果的影响,结果表明该方法仅用1min时长数据即可达到稳定的识别精度,具有较好的鲁棒性。     

基于疲劳损伤谱的地铁车辆设备安装座铝合金焊缝加速寿命研究EI北大核心CSCD

以地铁底架设备安装座铝合金焊缝为研究对象,采集线路实际运行过程中的加速度激励,基于疲劳损伤谱(fatigue damage spectrum, FDS)理论,提出一种非高斯激励的加速方法。首先计算实测输入信号的峭度、偏斜度,以此检验输入信号的非高斯分布特性,结果表明所有任务段激励均服从非高斯分布。为每个任务段激励选择合适的FDS计算方法,设置加速参数,基于损伤等效原则构建加速功率谱密度(power spectral density, PSD),以此作为后续台架试验的激励输入。建立有限元模型,计算支架焊缝加速疲劳寿命。开展台架振动试验,进行验证。试验与仿真疲劳寿命进行对比,结果表明其加速疲劳寿命相对误差为0.57%,加速比达到21 722.26,加速有效,该方法编制的加速PSD激励可以在5 h内反映支架安装座30年的服役情况。为车辆其他设备加速谱的编制提供参考。     

基于功率谱密度的两瓶组车载供氢系统随机振动分析

目的为了确保氢能源汽车的使用安全性,研究氢能源汽车在行驶过程中,由路面凹凸不平和无规律性振动对能源供给装置的包装件-供氢系统随机造成的影响。方法通过Ansys Workbench有限元分析软件,采用模态叠加法,并输入GB/T4857.23—2012中的功率谱密度激励,对供氢系统进行随机振动分析。结果获得了在1σ,2σ,3σ下的应力与位移分布,得知最大应力发生在系统鞍座,而最大位移发生在系统框架。结论证明了氢系统的使用安全性,同时为今后的研究以及更多运输包装系统的PSD随机振动提供了依据和保障。     

随机过程的白噪声功率谱及工况诊断

工程中常遇到各类噪声信号，噪声存在于电子设备和系统中，它经常妨害长距离通信和检测弱信号的能力。随机数发生器被用来仿真物理世界中常遇到各类噪声信号和其它随机现象，通过产生这样的噪声，可用MATLAB仿真通信系统来研究这种噪声对系统的影响，并评价噪声存在的情况下系统的性能。     

用功率谱密度函数评价光学面形中频误差特性

采用二维ＰＳＤ功率谱密度函数来评价光学元件面形中频波前．而这部分波前误差在传统的分析中被表示为"残余量"．它们产生的散射会严重地影响光学系统的成象质量。简要叙述了ＰＳＤ的计算方法及实验结果。     

隔震结构基于功率谱密度函数法的楼层反应谱分析

采用锥体模型求得地基基础阻抗函数,推导出非结构构件(NSC)的绝对加速度传递函数,利用随机振动理论,通过功率谱密度函数法(PSDF)建立楼层反应谱(FRS),并和人工合成地震波分析所得结果进行了对比.研究结果表明,PSDF法用较少计算量就可以得到相当准确的FRS,同时能与现行抗震规范很好的相结合.基础隔震结构NSC的峰值反应主要出现在隔震频率附近的低频段,增加隔震装置后土-结构相互作用(SSI)出现不同程度的削弱,在隔震频率段最为显著.     

振动分析的有效工具--功率谱密度

功率谱密度是评价流通环境过程中随机振动的有效工具.阐述了功率谱密度的基本理论、如何获得功率谱密度;介绍了功率谱密度的具体应用.从而使流通环境中的振动分析更精确,更可靠.     

基于改进经验傅里叶分解的工作模态分析

近年来,工作模态分析在结构参数识别中的地位逐步上升.针对环境激励下结构振动响应信噪比低的特点,引入自回归功率谱对经验傅里叶分解进行改进,并提出了一种基于改进经验傅里叶分解的结构工作模态分析方法.为了验证该方法的可行性和有效性,对四层模拟框架和某人行斜拉桥进行工作模态参数识别,并利用随机子空间所识别的结果进行对比.结果 ...     

基于功率谱密度的盲信号分离

提出一种新的基于功率谱密度的盲信号分离方法。该方法在传感器数与源数关系不明确情况下,且源信号相互独立时,直接通过混合信号功率谱密度函数比值求解混合阵,并通过混合阵判定观测信号是完备混合、超定混合还是欠定混合,由此进一步分离信号。理论分析、仿真数据证明了算法的有效性。同时还仿真了噪声对分离性能的影响。     

用于大口径非球面的波前功率谱密度检测

光学元件加工质量的检测和评价工作是保证整个光学系统安全、正常运行的关键。在总结非球面常用检验指标优、缺点的基础上,讨论了测量大口径非球面的波前功率谱密度时的系统组成、工作原理和软件设计的总体思路。为了减少系统误差的影响,求解波前功率谱密度时,通过引入系统传递函数校正测量值来实现。使用大口径相位干涉仪作为波前检测仪器,证实波前功率谱密度能定量给出波前畸变的空间频率分布,并用于作为大口径光学元件质量的评价标准。给出一个测试口径为64mm×64mm光学元件测试结果,有效频率为0.03mm-1～3.87mm-1,rms为0.0064λ。     

非平稳随机过程功率谱密度估计的小波方法

讨论了已有文献中基于一般非正交小波以及广义谐和小波的非平稳随机过程演变功率谱密度（Evolutionary Power Spectral Density, EPSD）估计的问题。在一种新的非平稳随机过程模型（局部平稳小波过程,Locally Stationary Wavelet process, LSW）的基础上,提出了一种新的估计非平稳随机过程时变功率谱密度的方法。所建议的新方法能与估计非平稳随机过程EPSD的经典方法统一起来,当以上两种方法均使用广义谐和小波时,二者退化为同一形式。为了验证所建议方法的有效性,给出了基于广义谐和小波的多变量均匀调制下非平稳随机地震动互/自功率谱估计的算例。并以汶川8.0级地震中某近场地及远场地上的地震加速度为例,计算得到了其能量在时－频域上的不同分布。     

基于粒子群算法的改进模态参数识别方法

针对一类多模态振动衰减信号的模态参数识别,结合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)、解析模态分解(analytical mode decomposition,AMD)、自回归功率谱和粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,提出了一种改进...     

高模态密度结构宽频振动分析的小波有限元方法实现

高模态密度结构的宽频振动分析问题是声振分析领域内关注的重点问题之一,可实现宽频振动预测的数值分析方法是该领域内重要的研究内容,有效的宽频振动数值分析方法应在低频至高频域可同时提供精准的数值解。然而,由于明显的耗散误差和计算成本过高导致传统有限元方法(traditional finite element method, TFEM)在对高模态密度结构进行宽频振动分析时,难以在高频域提供精准的数值解,致使无法实现有效的宽频振动分析。而小波有限元分析方法(wavelet finite element method, WFEM)在进行结构分析时具有潜在的求解效率优势,并且可大幅度降低耗散误差带来的影响。为此,本文首先构造了基于小波有限元理论进行宽频振动分析时的自耦合算法,并据此介绍了小波有限元方法对高模态密度结构进行宽频振动分析的架构,形成了宽频小波有限元分析方法(wide wavelet finite element method, WWFEM)。随后,采用数值分析研究方法,基于WWFEM对具有解析解的高模态密度薄板结构进行了宽频振动分析。最后,采用实验分析研究方法,预测了高模态密度结构在宽频...     

堆内构件径向支承键流致振动载荷研究

CAP1400堆内构件设计过程中,由于涉及系统性和非线性,径向支承键流致振动载荷的预测是一个难点;传统方法针对单部件,采用线性的功率谱密度分析,据此对径向支承键载荷进行非常保守的估计。提出了一种新的计算径向支承键流致振动载荷的简化分析方法,可考虑间隙、刚度、摩擦等非线性效应,从而得到更为准确的结果;建立了CAP1400下部堆内构件的有限元模型,并通过CAP1400堆内构件比例模型动态特性试验结果,验证了该模型的正确性;形成了功率谱密度载荷和时程载荷的转换方法,并验证了其准确性;通过1∶6比例模型试验结果,验证了时程分析方法的准确性。利用CAP1400下降环腔的流致振动载荷,对有限元模型加载进行时程分析,得到了不同间隙状态下堆内构件径向支承键的流致振动载荷。     

调幅信号谱相关密度分析中白噪声影响的研究

重点研究了加性高斯白噪声对调幅信号谱相关密度分析结果的影响。平稳信号的谱相关密度仅存在于频率轴上，但是由于谱相关密度分析为非线性二次变换，信号和噪声的交叉项也将干扰分析结果。本文通过对加性高斯白噪声干扰的调幅信号的理论分析，得到了加性噪声干扰在谱相关密度双频率平面上的分布特点，总结了该类型循环平稳信号谱相关密度图的分布规律，最后利用仿真信号验证了理论分析的正确性。     

基于功率谱灵敏度分析的结构损伤识别方法

在分析结构响应功率谱密度对结构单元刚度灵敏度基础上,提出平稳随机激励作用下结构损伤识别新方法。利用随机振动虚拟激励法,获得平稳随机激励下结构响应功率谱密度函数对结构损伤参数的灵敏度,用有限元模型修正实现结构损伤识别。经对剪切结构损伤识别数值结果表明,该方法仅用有限个传感器频域数据,即能较好识别结构损伤。     

一种随机激励下时变结构工作模态辨识方法

时变结构在随机激励下的瞬时频率辨识始终是一项充满挑战的任务。结合图像处理技术和基于能量的脊线检测方法,提出一种自适应提取时频脊线的方法,其优点在于无须先验信息（如分量个数、分量带宽）即可实现时频域内所有分量脊线的提取,同时增强脊线提取的稳定性。在已知瞬时频率的基础上,又利用多通道固有啁啾分量分解方法实现时域内各通道各频率成分的同步分离,通过计算各分量的瞬时振幅比值获得瞬时振型。白噪声激励下的三自由度时变结构仿真和色噪声激励下的充液圆筒放水实验证明了该方法的有效性、鲁棒性和实用性。     

基于ISTA功率谱密度的MATLAB随机过程时域样本再现

面向工程中典型性随机过程,基于频域功率谱密度(PSD)函数,分析和综合了平稳Gaussian过程的时域数值模拟方法,给出了Fourier变换法模拟、线性滤波法模拟、谐波叠加法模拟3种主要模型的数学原理、实现过程和应用特点,并结合ISTA功率普密度图进一步给出了从频域回复到时间域的方法,实现了频率域图谱在时间域上的仿真模拟.