基于联合概率密度的随机声疲劳寿命估算方法

针对燃烧室火焰筒结构随机声疲劳问题,根据有限带宽高斯白噪声载荷作用下结构振动响应功率谱密度得到雨流循环均值-幅值条件概率的计算式,结合雨流循环幅值概率密度Dirlik经验公式推导出雨流循环均值-幅值联合概率密度函数,克服了在疲劳寿命估算中只考虑幅值、忽略雨流循环均值影响的局限性。根据Miner线性累积损伤理论,运用获得的联合概率密度函数建立声疲劳寿命的估算方法。以某型航空发动机燃烧室火焰筒结构为例,利用耦合的有限元和边界元方法进行振动响应计算分析。基于应力响应结果,运用提出的方法对火焰筒结构进行疲劳寿命估算,并分析不同声压级的声载荷对火焰筒结构疲劳寿命的影响。研究表明,该方法对航空薄壁结构声疲劳寿命分析具有适用性。     

温振复合载荷作用下多层壳结构随机振动响应有限元分析

介绍受复合载荷作用结构动力分析的背景和意义.从工程应用的角度,探讨温度与随机振动载荷作用下结构动态响应的有限元分析技术,包括对流边界条件下温度场的求解、热应力计算、预应力刚度矩阵的建立、响应功率谱分析等.然后以一种典型多层壳结构为研究对象,根据其在温振复合试验中的受试状态建立有限元模型.在此基础上,采用模态迭加方法和等效黏滞性小阻尼条件,计算复合载荷作用下的振动加速度响应,并与单一振动载荷作用结果进行对比,结果发现,由于环境温度的升高,结构的振动模态频率降低,而振动响应增大.分析结果可作为多层壳结构可靠性试验方法选取的参考依据.     

薄壁结构在随机噪声载荷作用下的振动响应离散度分析

飞行器结构存在制造公差,各个结构体的质量、刚度、阻尼都会有差异,使得结构的传递系数产生很大的离散性,因此结构在随机噪声载荷作用下的振动响应是随机的,具有一定的离散度。以金属薄壁单元为研究对象,对典型测点得到的1/3倍频程振动响应能量谱进行对数正态分布检验,计算响应能量谱的标准偏差,得到振动响应离散度,对离散度的大小进行讨论。     

阻尼连续体简谐基础振动的有限元实现方法

针对简谐基础激励下,阻尼连续体响应结果数值计算存在刚体位移、约束方式、载荷施加方式和数值算法稳定性等限制,依据连续体基础振动原理和有限元数值计算实现过程推导,提出一种求解简谐基础振动响应的有效方法——静力等效载荷法。该方法依据连续体等效载荷形式,结合通用有限元软件和自编数据处理程序,将简谐基础振动问题转化为固定基础的载荷简谐振动。通过某航空涡轮发动机气流测温探针简谐基础振动试验和仿真结果对比表明,静力等效载荷法能够有效地求解阻尼连续体简谐基础振动问题,具有实现简单、结果准确和响应结果直观的特点,且克服了时间历程法和反映谱法的诸多限制,为复杂阻尼结构简谐基础振动、基础冲击和非简谐基础振动等问题求解提供了新思路。     

高速压力机机身的动态响应分析研究

介绍了高速压力机动态响应的分析方法,对冲裁载荷作了载荷谱的计算,利用ANSYS软件对高速压力机机身进行动态响应分析,并得到动态响应的结果.有关技术与处理方法可供类似结构的分析参考.     

大型石油储罐的风载荷响应分析

主要研究了大型石油储罐在风载荷作用下的响应。首先,介绍了风载荷分析时用到的风压模型,并建立了储罐的有限元模型;然后,对储罐进行了模态分析;最后,分别计算了储罐在静态风压和动态风压模型下的响应。结果表明:储罐的模态呈多波分布,该振动为储罐周向振动和竖向振动的叠加。在静态风压模型下,储罐的最大位移发生在靠近储罐罐顶的罐壁某处;最大应力发生在罐壁与地板的连接处。在动态风压模型下,动态响应的峰值(如位移和应力峰值)延迟于风载荷峰值的出现。     

动态载荷激励下的床身结构动力学响应

考虑到数控加工系统的振动及噪声问题,建立了数控机床床身的参数化有限元模型,在模态分析基础上计算固有频率与振动幅值。以简谐力作为动态激振载荷,在350-800Hz频率段进行扫频计算,获得了位移—频率和应力—频率曲线,确定了各阶共振频率点的响应幅值,谐振响应结果表明第2阶模态频率对床身的危害性较大。采用Full方法(完全法)对床身进行瞬态动力学分析,计算出了时域下的位移和加速度响应曲线,分析了机床启动阶段冲击载荷对床身的激励影响。在参数化建模基础上实现了床身结构动力学优化,使其动力学性能得到有效改进,有利于数控机床的高速化发展。     

基于结构动态响应的载荷识别研究

研究了基于系统动态响应来识别结构输入力的求解方法。分析实例悬臂梁结构的结构动力学方程以及物理数学方程,通过MATLAB仿真算例进行特征值求解,模态响应以及动态响应研究,对比有限元分析获得结构的响应结果;利用系统动态响应进行傅里叶变换和傅里叶逆变换得到输入力的时域形式,对获得的载荷结果进行识别算法分析,并且对比结构的输入力载荷。识别结果表明,这种方法对于正弦波输入力具有良好的识别效果,误差达到0.09%,能为二维结构,甚至三维结构载荷识别提供参考。     

基于Ansys的船用甲板起重机结构风振响应研究

以工程中风载荷研究所通用的Davenport谱为基础,以有限元分析软件Ansys为操作平台,对船用甲板起重机金属结构风载荷作用下的动态响应进行仿真研究,并对整机结构的风振系数做数值计算,为工程中风载荷效应的研究提供理论参考.     

结构声疲劳寿命估算中的随机响应分析——功率谱密度法

通过对传统声疲劳分析方法的回顾，以及对声疲劳学科所涉及的理论领域的深入研究，作者认为传统的声疲劳分析方法在响应计算中存在明显不足，它仅考虑了少数固有频率甚至单一固有频率的影响，对一个宽频带的噪声激励谱的响应分析过于粗糙，对于高声压级的噪声载荷，由于非线性大挠度的影响使结构固有频率发生偏移，分析计算结果误差更大。为此，本文提出所谓功率谱密度法，完成了声疲劳寿命估算的随机响应分析     

关于计算机模拟齿轮噪声振动源的研讨

本文提出了一种计算方法,用以模拟作为齿轮噪声振动源一对渐开线圆柱直齿轮运动,即通过由静态传动误差间接处理内激励力,解出以传动误差为耦合变量的振动微分方程来得到动态传动误差;并建立了相应的具有频谱分析功能的数字模拟系统,试图为振动源机制的研究提供一个有力的工具。     

相关函数幅值向量及其在结构损伤检测中的应用

提出了互相关函数幅值向量的概念,阐述了形成CorV的基本原理。并且证明了结构在频率成分一定的随机激励下,CorV只与结构的频率响应函数有关,规范化后的CorV具有固定的形状,从而CorV可以看作结构在这种激励下的一种固有特性。因此定义互相关函数幅值向量置信度判据来标定结构CorV的变化,以此来识别结构的损伤。文中还研究了测量噪声对CorV的影响,当信噪比(SNR)或损伤增大到一定的程度时,测量噪声的影响可以忽略。因此用CorV来检测结构损伤具有工程应用上的可行性;同时发现无论有无测量噪声,损伤结构与完好结构CorV之间的CVAC随着损伤程度的增大而单调下降,因此CorV也可用来判定损伤的程度。CorV具有固有振型的特点,但无需进行模态测试,而是直接由结构在随机激励下的时域响应信号获得,因此,基于CorV的结构损伤检测方法为环境激励下的结构损伤检测研究提供了理论基础。     

振动压路机非线性模型及仿真实验

在研究土体塑性变形时力与变形关系的基础上,建立非线性振动压路机模型。结合某型振动压路机选取了系统参数并计算固有频率,根据选定的数值进行在不同激振力频率下的数值仿真。根据振动压路机实验获取并分析实验数据,得出非线性振动压路机的系统响应特点并验证系统模型的可用性,为研究振动压实提供理论依据。     

环形压电双晶片驱动式振动送料器

为了满足现代工业领域中对轻、薄、小产品平稳输送的要求,提出了一种采用环形压电双晶片作为驱动源的新型振动送料器。设计了振动送料器结构,分析了振动送料器的工作原理,测试了压电双晶片振子的性能,利用有限元软件ANSYS确定了压电双晶片振子的工作模态,研制了送料器样机并进行试验测试。试验结果表明：当振动频率为86.5～91.5Hz时,送料器具备输送物料的能力;当系统共振时,输送速度最快,随着电压的增加,送料速度呈线性关系增加;与同型号的电磁振动送料器相比,研制的环形压电双晶片驱动式振动送料器消耗电流仅为其16%,工作噪声下降22dB,输送稳定性好。     

轴向柱塞泵壳体降噪区域识别

为了精确识别轴向柱塞泵壳体降噪区域,首先,搭建液压-多体动力学耦合模型,求解结构噪声激振力;然后,分析零部件模态并试验验证,建立装配体有限元模型,开展基于模态的振动响应分析,通过振动实验验证模型准确性,搭建轴向柱塞泵声学边界元模型,分析其辐射噪声特性;最后,基于声学传递向量原理,开展模态及板面声学贡献量分析,对壳体噪声辐射板面进行合理划分,分析其对关键频率下辐射噪声的贡献量。研究表明:轴向柱塞泵振声模型具有良好的准确性;某板面在辐射噪声突出的1350 Hz频率下,其声学贡献量达到46.1%。精确识别了轴向柱塞泵壳体降噪区域,为其降噪优化设计提供有效指导。     

七桥混合耦连油气悬架车辆仿真与试验

将某七桥车辆的油气悬架系统混合耦连并对其原理和结构进行分析,建立了整车十七自由度动力学模型。基于整车结构和数学模型,以Simulink为主平台,搭建了整车的Simulink/AMESim联合仿真模型,仿真激励为白噪声法生成的相关性路面时域模拟信号。确定所需仿真参数后,进行整车的联合仿真和实际道路试验研究,得到了40 km/h和60 km/h车速下的对比曲线。对比结果显示,质心加速度均方根和功率谱密度峰值的仿真数据与试验数据的相对误差小于8%,仿真结果与试验结果基本吻合,说明所建立的整车模型具有较高的准确性,可以作为整车特性研究的依据。     

Stationary transducer response to planetary-gear vibration excitation with non-uniform planet loading

A relatively simple first-principles mathematical model of a generic planetary gear system is developed. System imperfections included are planet-to-planet variability in planet/ring-gear loading and generic ring-gear imperfections. General formulas for Fourier-series spectrum contributions of fixed-transducer responses to transmission-error vibratory excitations caused by planet/ring-gear tooth-meshing harmonics and ring-gear imperfections are derived, which include predicted effects caused by planet-to-planet variability in planet/ring-gear loading. Good approximations to the coefficient of variation of planet loading (CVPL) are shown to be readily obtainable from measured planet-carrier rotational-harmonic spectra obtained by fixed transducers. The predicted spectrum behavior is compared with fixed-accelerometer response spectra measured from UH-60A planetary systems without and with planet-loading variability caused by a cracked planet-carrier plate. The main features of predicted and measured spectra are in good agreement.     

光寻址电位传感器的噪声分析与信号处理方法研究

鉴于光寻址电位传感器(LAPS)的响应信号较弱,传统的抽取频域基波分量的方法易受信号漂移和随机噪声的影响,提出了一种基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法。基于光寻址电位传感器件的理论模型构建了其等效电路模型,推导得到输出信号的表达式,分析了漂移与噪声产生的原因及其抑制方法。通过实验检测了不同pH值的溶液,并采集了系统输出的光电流信号。求取信号傅里叶变换后频域中的基波分量、二次谐波分量、三次谐波分量的谱线幅值的均方根,然后对归一化电流-偏压(I-V)特性曲线进行卡尔曼滤波。实验结果表明,相对于单纯抽取基波分量的方法,基于频域分量均方根和卡尔曼滤波的两步信号处理方法使检测结果的均方差(MSE)降低了97%,显著减少了信号漂移和随机噪声对检测结果的影响。     

附加阻尼对巨—子型有控结构的振动控制特性分析

建立随机脉动风载下巨-子型有控结构(meg-sub-controlled structure, MSCS)的动力方程;基于复模态理论, 推导MSCS在随机风载激励下的协方差函数、位移及加速度响应功率谱和均方响应表达式;讨论附加阻尼对MSCS振动控制特性的影响.计算结果表明,巨-子型有控结构的振动控制效果对附加阻尼非常敏感,随附加阻尼取值的变化形成三个不同的控制机理区域;选取合适的附加阻尼, 可以改善结构的控制效果,给出合理的参数选取范围.其控制特性分析可为该新型结构的振动控制、抗风分析和结构设计提供依据.     

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.