随机智能桁架结构闭环控制平稳随机响应分析

研究平稳随机激励下随机智能桁架结构的闭环动力响应问题。同时考虑智能桁架结构的物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性，利用矩法和代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，分别导出随机智能桁架结构在平稳随机激励下闭环位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差的计算表达式。通过算例考察结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对结构位移响应均方值与应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得若干有意义的结论。     

随机参数刚架结构的平稳随机位移响应动力可靠性分析

研究物理参数具有随机性的刚架结构的平稳随机位移响应动力可靠性的计算方法。考虑结构的物理参数具有随机性，从结构随机响应的频域表达式出发，利用求解随机变量数字特征的代数综合法和矩法，导出随机参数刚架结构在平稳随机激励下的位移及速度响应均方值的数字特征，再由动力可靠性的Poisson公式导出结构动力可靠度的计算公式。通过算例就各参数的随机性对结构动力可靠度的影响进行分析，验证本文方法的可行性。     

随机天线结构在随机风荷激励下的动力分析

研究了具有随机参数的天线结构在随机风荷激励下的动力响应问题。从天线结构在随机风荷激励下振动响应在频域上的表达式出发,将天线结构物理参数、几何尺寸和结构阻尼均视为随机变量,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了随机天线结构在随机风荷激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。算例分析表明了天线结构参数的随机性对其在随机风荷激励下位移响应均方值和应力响应均方值随机性的影响。     

随机参数弹性连杆在平稳随机激励下的动力可靠性分析

研究随机参数弹性连杆机构在平稳随机激励下的动力响应分析。利用拓广的随机因子法,从求解系统固有频率的瑞利商公式出发,得出物理参数和几何参数均为随机变量的弹性连杆时变固有频率的均值和方差。从动力平稳随机响应在频域上的表达式出发,利用求解随机变量函数的矩法和数字特征的代数综合法,计算出随机参数弹性连杆机构在平稳随机激励下弹性位移和速度的均方值的均值、方差表达式,由动力可靠度的公式导出其动力可靠度的均值和方差的计算公式。通过算例,分析机构物理参数和几何尺寸的随机性对机构动力可靠度随机性的影响。     

基于概率的桁架结构随机振动响应分析研究

研究了具有随机物理参数和几何参数的桁架结构在随机振动激励下的动力响应问题.从结构在随机振动激励下其振动响应在频率域上的表达式出发,利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了桁架结构的位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式.通过算例分析了结构物理参数和几何参数的随机性对桁架结构在随机振动激励下动力响应随机性的影响,得出了若干有用的结论,为随机桁架结构的动力设计奠定了基础.     

《机械工程学报》英文版2006年第19卷第1期目次、摘要预告

应用随机因子法的随机结构地震随机振动分析高伟 KESSISSOGLOU Nicole J． (新南威尔士大学机械与制造工程学院悉尼 2052 澳大利亚) 摘要:利用随机因子法研究了物理参数和几何参数为随机变量时随机结构的非平稳地震随机振动分析问题。基于随机因子法,不确定性结构参数可表示为其均值与随机因子乘积的形式,进而随机结构的固有频率和模态可分别表示为它们的均值与结构参数的随机因子的乘积。利用求解随机变量函数矩的方法和求解随机变量数字特征的代数综合法,导出了随机结构在非平稳随机地震激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式。以工程中实际使用的天线和桥梁为例说明了随机因子法在随机桁架结构地震随机振动分析中的应用。     

平稳随机激励下随机参数齿轮副的动力可靠性分析

将一对啮合齿轮等效为单自由度随机振动系统,研究随机参数齿轮副在平稳随机激励下的动力可靠度的求解方法。从其平稳随机响应的表达式出发,同时考虑齿轮物理参数、几何尺寸的随机性,利用求解随机变量数字特征的矩法和代数综合法,导出随机参数齿轮副在平稳随机激励下位移及其导数响应的数字特征,再由动力可靠度的公式导出随机参数齿轮副动力可靠度的均值和方差的计算公式。通过与MonteCarlo方法结果的比较,验证文中方法的可行性和有效性。     

复合随机振动系统的动态可靠性分析

针对随机结构在随机过程激励下的动态响应问题,利用Karhunen-Loève分解方法将随机激励过程分解为以Gauss-Legendre积分节点为时间点的一系列时域确定性函数与独立随机变量相组合的形式,同时结合基于Gauss-Legendre积分公式的精细时程积分方法,求得各时域确定性函数下的时域响应.运用点估计法,计算随机结构系统在确定性时域激励下响应的统计矩.考虑随机过程的随机性与结构随机性相互独立的特性,得到随机结构参数和随机激励复合随机作用下响应的统计矩,并利用可靠性分析的四阶矩方法计算了随机结构在随机激励下的动态瞬时可靠度.与Monte Carlo模拟方法的对比可以验证所提出方法的精确性.对动态瞬时可靠度的分析可以获得振动系统在瞬态受载过程中的薄弱时刻,通过改进结构设计能够避免系统在薄弱时刻的失效,为振动系统的瞬态可靠性评估提供了理论基础.     

利用积分随机有限元计算结构可靠度

积分随机有限元是一种新型随机有限元,它利用确定性有限元实现随机分析。本文首先利用积分随机有限元得到结构功能函数的各阶矩,通过Gram-Charlier级数拟合得到结构功能函数的概率密度函数,最后利用数值积分计算出结构的可靠度。作为对比,利用直接Monte-Carlo法模拟对结果进行验证,结果表明,本方法利用较少的积分点即可得到较高的计算精度,且随机变量可服从任何分布,与其它的可靠度计算方法相比具有一定的优势。     

随机载荷下内燃机轴系动力可靠性分析

综合考虑内燃机轴系激振力矩随机性以及刚度非线性的影响,建立轴系扭纵耦合非线性动力学模型,利用虚拟激励法求解轴系的随机响应,并基于首次超越破坏准则,分析了轴系在随机载荷作用下的动力可靠性。仿真计算结果表明,平稳随机激励的动力可靠性要高于非平稳随机激励,纵向振动、发火间隔角、随机激励的强度和传递路径对轴系动力可靠性均有一定的影响。     

SEISMIC RANDOM VIBRATION ANALYSIS OF STOCHASTIC STRUCTURES USING RANDOM FACTOR METHOD

Seismic random vibration analysis of stochastic truss structures is presented. A new method called random factor method is used for dynamic analysis of structures with uncertain parameters, due to variability in their material properties and geometry. Using the random factor method, the natural frequencies and modeshapes of a stochastic structure can be respectively described by the product of two parts, corresponding to the random factors of the structural parameters with uncertainty, and deterministic values of the natural frequencies and modeshapes obtained by conventional finite element analysis. The stochastic truss structure is subjected to stationary or non-stationary random earthquake excitation. Computational expressions for the mean and standard deviation of the mean square displacement and mean square stress are developed by means of the random variable's functional moment method and the algebra synthesis method. An antenna and a truss bridge are used as practical engineering examples to illustrate the application of the random factor method in the seismic response analysis of random structures under stationary or non-stationary random earthquake excitation.     

压电智能桁架随机动力特性研究

压电智能结构在航天、航空工程获得了广泛应用。但其在随机荷载作用下的动力特性研究目前还很薄弱,以往计算方法的复杂性是造成这一状况的重要原因。本文应用虚功原理建立机电耦合智能桁架结构动力有限元方程,并基于虚拟激励原理提出系统受平稳/非平稳随机激励动力响应的高效算法,该方法自动包含了全部参振振型之间的互相关项及全部随机激励之间的互相关项,本质上是精确解法。应用给出的算法对15杆平面及25杆空间智能桁架进行较宽频带激励下平稳/非平稳随机振动分析,计算结果表明了算法的可靠及高效性。本文的工作为进一步进行压电智能桁架机电耦合系统随机控制打下良好的基础。     

Vibration and reliability of a rotating beam with random properties under random excitation

In this paper, vibration and reliability of a rotating beam with random properties under random excitations are studied. The rotating beam is under a stochastic load modeled as a stationary white noise. The cross-sectional area, elasticity modulus, moment of inertia, shear modulus, damping coefficient, mass density and rotational speed are modeled as random variables. To develop the equations of motion, the finite element method and space state analysis are applied. In order to consider the randomness of properties, a second order perturbation method is used. The effects of rotational speed, setting angle, hub radius, variances of random properties, correlation of random variables and damping matrix forms on the vibration and reliability of rotating beams, are studied completely.     

随机激励作用下的齿轮时变系统稳态响应研究

在外部随机激励作用下,对齿轮传动系统时变啮合刚度的稳态动力响应进行了研究,建立了包含外部随机激励力的周期时变啮合刚度的直齿轮副模型。为了计算齿轮系统的响应,采用了一种非常有效的方法,称为迭代谱方法。该方法主要应用在频域中的推导,并且可提供响应的显式功率谱密度,功率谱密度响应可表示为双谱的函数,即参数系统双时相脉冲响应的双线性傅里叶变换。     

Seismic random vibration analysis of shear beams with random structural parameters

The seismic random vibration responses of shear beam structures with uncertainty are investigated. The structural mass and stiffness are considered as random variables. The excitations adopted are stationary or non-stationary random process ground accelerations in horizontal direction. Using the structural random response in frequency domain, the mean square seismic random displacements of shear beam structures are expressed as the function of random structural parameters. Computational expressions for the mean value and standard deviation of structural seismic random response are then developed by means of the random variable’s functional moment method. The effects of the randomness of structural parameters on the structural random responses are demonstrated by an engineering example.