地震多点反应谱模型存在缺陷的改进与验证

推导出基于位移和位移 速度输入模型的多点反应谱。阐述了基于位移输入模型所导出反应谱的缺陷及其逻辑必然性,说明了基于加速度模型导出的多点反应谱计算结果有效的偶然性、必然性及其适用范围,并给出数值算例予以验证。分析表明：基于位移 速度导出的多点反应谱理论严格;基于位移输入模型导出的多点反应谱会导致底部单元内力不收敛,计算结果不合理;基于加速度输入模型导出的多点反应谱结果虽然有效,但适用于经典阻尼体系,在推导过程中的忽略项在理论上具有误差相互抵消的特点。     

位移控制电液伺服振动台加速度谱再现研究

本文提出了一种在位移控制单油缸电液伺服振动台上再现加速度目标谱的方法.在原振动台系统PID位移控制的基础上,引入迭代学习控制算法ILC,建立外部离线offline迭代控制系统模型,实现加速度误差计算,并通过加速度频域二次积分方法,完成加速度误差结果与位移参量的转换,用于修正振动台位移控制输入,从而确保位移控制下目标加速度的轨迹再现.仿真实验结果表明,该方法能够在单油缸位移控制电液伺服振动台上再现加速度谱,控制精度符合误差要求.为在单油缸电液伺服振动台上进行振动特性模拟试验提供了可以借鉴的方法,具有一定的工程应用价值.     

基于MATLAB的含液压挺杆气门机构动力学仿真

基于MATLAB综合的数值分析、矩阵计算和图形功能,对含液压挺杆气门机构的运动过程进行仿真。对于其常见的动力学模型———“多自由度集中质量-弹簧-阻尼模型”,按照牛顿第二定律及MATLAB仿真所规定的输入条件、步骤,导出适于MATLAB编程环境的数学模型,并据此编写模型的数值仿真计算程序,经过对气门机构关键参数———气门加速度计算结果与实测结果的比较,计算程序切实可行;此类模型的仿真方法及过程亦在文中作了介绍。     

一种单自由度3T1R并联机构的拓扑设计及其运动学

根据基于方位特征方程的并联机构拓扑设计理论和拓扑降耦设计方法，设计了一种新的少输入-多输出（Fi-Mo）型单自由度三平移一转动（3T1R）输出的并联机构，对其拓扑特性进行了分析，给出了该机构的方位特征集、自由度及耦合度κ；根据基于序单开链的运动学建模原理，给出了该机构的位置正解求解方法及其数值解；同时导出了其位置反解求解公式及机构的速度与加速度公式，并进行了速度与加速度的仿真。最后给出了该机构可用作并联振动筛的3D虚拟样机设计。研究结果为该类单自由度3T1R型并联振动筛机构的尺寸优化设计、样机研制打下了基础。     

基于路面一致激励车桥耦合非平稳随机振动分析

基于路面不平顺一致输入激励,采用虚拟激励法研究车辆变速行驶三维车桥耦合非平稳随机振动响应。首先,将桥梁离散为板-壳实体单元,车辆简化为三维九自由度体系,考虑路面输入激励的多点不相干,将路面不平顺引起的荷载等效为虚拟激励荷载,建立三维车-桥耦合非平稳随机振动模型;然后,运用精细积分格式迭代求解,与Monte-Carlo法计算结果对比验证模型的正确性;最后,以某高速公路梁桥为背景,研究车辆匀加速行驶在B级桥面桥梁各点动响应。结果表明:笔者提出的计算模型及算法正确可行;相同路面激励引起的跨中位移和加速度响应峰值大小取决于瞬时最大车速;车辆变速行驶比匀速行驶具有更宽的共振频率区间,跨中位移和加速度最大值随车速呈现先快后缓的增长趋势。     

基于发动机四参数的轮式越野车换挡加速时间计算

在只有发动机最大功率、最大扭矩及其对应转速等四大参数的情况下,引入限定车速系数,以可能的最短总加速时间为原则确定换挡车速点;以基于发动机四参数的外特性模型为基础建立轮式越野车加速度模型,进而确定等加速度车速;由加速度模型建立不含积分运算的各档加速时间计算公式;考虑每次换挡所耗时间,推导换挡加速时间计算模型。利用Matlab对某轮式越野车等加速度车速、换挡车速、加速度和换挡加速时间进行设计计算,实例结果表明,该方法易于在Matlab中用程序实现,计算精度也有所提高。     

悬架座椅激励输入谱的时域信号重构研究

为获得司机悬架座椅振动仿真和试验的激励时域输入,根据国家标准规定的激励输入谱,基于信号离散傅里叶逆变换和频域积分对振动激励的加速度输入谱进行时域信号重构,获得时域中的激振输入加速度、速度和位移信号。对比时域重构信号的功率谱密度和标准功率谱密度,两者能精确吻合,证明提出的方法能准确实现输入谱的时域信号重构。     

机构速度和加速度分析统一模型的研究

研究了适应于任意机构的通用速度和加速度的分析模型 ,研究中采用了四个有特色的技术 :(1)基于齐次变换矩阵位移方程推导统一模型 ;(2 )在速度和加速度统一模型中使用了齐次矩阵的全部位置和姿态信息 ,这样既避免了有效方程的挑选 ,又简化了模型构造过程 ;(3)采用向量标记推导模型 ,简化了模型结构 ,同时描述了模型的构成 ;(4 )通过引入变量存在系数 ,使各个环路或构件路径的速度和加速度模型的结构形式完全一致和统一。这样 ,本文得到了统一的速度和加速度模型 ,这些模型适应于任意连杆机构 ;结构精练、标准 ;可以被自动构造 ,且构造效率高。本文为通用机构分析软件开发打下了基础。     

基于深度迁移学习的多点频域振动响应预测EI北大核心

针对多输入多输出神经网络(MIMO-ANN)进行多点频域振动响应预测时需要为每个频率点独立建立神经网络模型、独立随机选择神经网络模型初值导致的训练时间长、预测精度低等问题,提出了一种基于多输入多输出人工神经网络(MIMO-ANN)和模型迁移学习的多点频域振动响应预测方法。本研究对于多源不相关载荷未知条件下的基于数据驱动的振动响应预测问题进行了形式化描述,并比较了其与不相关多源载荷已知情况下基于数据驱动的多点频域振动响应预测问题的不同之处。首先,将某频率点下的多个振动响应已知的测点的自功率谱作为输入,多个振动响应未知的测点的自功率谱作为输出,将两部分历史数据集构造成为训练集,利用MIMO-ANN建立该频率下的未知点振动响应预测模型;其次,根据传递函数在频域的连续性,利用该频率下训练好的MIMO-ANN的权值迁移到相邻频率作为其MIMO-ANN的初值;再次,利用此相邻频率下的历史数据进行训练,从而得到此频率下的预测模型;最后,不断循环此过程,直到所有频率点的模型全部训练完成。该方法解决了矩阵病态求逆问题,可以获得更好的神经网络模型的初值,不容易陷入局部最优,加快了神经网络的收敛速度。在圆柱壳声振实验数据集的多点响应预测结果表明,在多源载荷未知条件下,该方法比基于无迁移学习神经网络、多元线性回归、传递函数的方法,预测精度、训练效率更高。     

新型空间移动并联机器人机构运动学分析与仿真

提出一种新型非过约束空间移动并联机器人机构,该机构由3条结构完全相同的CPU分支运动链构成。基于螺旋理论对其动平台运动输出特性和自由度进行分析和计算;建立了机构运动学模型,包括位置、速度和加速度;分析了被动关节变量与机构主动输入变量之间的映射关系,推导出被动关节变量与输入之间的数学表达式。应用Solid Works和Adams软件对机构进行联合仿真,得到其位移、速度和加速度仿真曲线,以及被动关节变量的曲线。文中研究为该机构的实体样机开发提供了一定的理论基础。     

立式轧环机轧制中环件运动学规律

提出在轧制过程中环件中心不在芯辊和驱动辊中心连线上的轧制几何模型，并基于此模型导出环件中心位移、速度、加速度、环件转动惯量及转速和转动加速度的计算公式，建立了环件的运动学参数与环件壁厚和轧制进给量之间的关系，为环件轧制过程的在线测量和控制提供理论依据。     

路面激励空间效应对车桥耦合随机振动的影响

基于GB/T 7031—2005路面不平顺功率谱,建立多点相干输入激励的车桥耦合振动模型,研究路面输入激励空间效应对车桥耦合振动响应的影响。将三轴自卸汽车离散为三维九自由度的弹簧-阻尼-质量体系,桥梁离散为板-壳实体单元,考虑路面不平顺输入激励的时滞性和相干性,基于虚拟激励法建立路面相干激励的三维车桥耦合随机振动模型。以三跨连续梁桥为背景,研究路面输入激励的相干效应、时滞效应及一致效应对车桥系统、车辆振动及频谱特性的影响。结果表明:3种输入激励的空间效应对桥梁位移和加速度振动响应存在差异,路面激励的空间效应对车体响应影响比后悬架明显;路面输入激励的空间效应对车-桥耦合与路面谱的共振频率影响较小;研究路面不平顺激励对车桥耦合振动影响时,需考虑路面不平顺输入激励的空间效应。     

基于位移功率谱密度的车架随机振动研究

在ANSYS软件中,利用板壳单元构建了车架的有限元模型。在分析车架模态的基础上,采用模态叠加法,将A级混凝土路面位移功率谱密度作为计算客车车架随机振动的输入激励,并计算得出在位移功率谱密度下,车架σ、2σ、3σ的应力和位移分布;掌握了车架在A级混凝土路面下随机振动的动态特性,为车架结构的改进设计提供了理论依据。     

相似理论在高海况打捞浮吊中的应用

针对大型高海况打捞浮吊设计成本和研发风险较高的问题,通过缩比模型实验,运用相似理论对大的原型进行预测,为设计、控制和打捞提供指导。首先建立多坐标系的运动学模型,建立基于变幅机构的角速度和角加速度微分方程模型,得到了角速度-角加速度-位移-速度的数学关系;其次基于流体运动学方程的分析方法和量纲矩阵的方法推出导原型和模型的相似准则,两种方法推导的相似准则相一致,并在几何相似和加速度相似的基础上推导原型和模型的相似比;最后结合原型和模型的实验数据,验证了运动学模型和相似理论中关于时间、速度、流量等的结论。     

高速轨道结构振动及传递特性

高速列车的快速发展使板式无砟轨道得以广泛应用。利用有限元分析软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK,建立车辆-弹性轨道耦合动力学模型,分析车辆运行的安全性和平稳性,研究轨道系统的位移、加速度、加速度功率谱密度、载荷特性,以及不同速度对轨道系统的振动影响,并对系统振动的主要影响因素进行初步探究。结果表明,轨道结构的垂向振动位移、加速度及载荷在由上至下传递过程中呈递减趋势,且钢轨到轨道板的衰减幅度大于轨道板到底座;轨道系统的振动能量主要集中在0~150 Hz范围内,大于300 Hz的钢轨振动能量经扣件衰减后基本未被向下传递,且速度升高,功率谱密度峰值出现的位置向右移动;速度为300 km/h时,钢轨垂向加速度功率谱密度小于100 Hz的峰值频率主要与钢轨固有模态有关,大于100 Hz的峰值频率呈倍频关系,且与轨道系统固有属性相关。联合仿真提高了研究效率,揭示了车辆-轨道系统的垂向振动特性及传递规律,为工程应用提供了参考依据。     

采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化

针对当前车辆在行驶过程中座椅振动比较大问题,采取多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型进行优化。提出了一个新的多目标遗传算法,同时考虑五自由度车辆振动模型相互冲突的五个函数;建立五自由度车辆振动模型,通过对5个不同目标函数进行优化,分别为座椅加速度、前轮速度、后轮速度、簧载质量和前轮的相对位移及簧载质量和后轮的相对位移,从这些目标函数中选出不同四对函数用于2-目标优化处理;通过图形展示2-目标优化处理结果,并与以往研究结果形成鲜明对比。优化结果显示,车辆经过地面隆起物时,座椅产生的加速度较小。采用多目标遗传算法对五自由度车辆振动模型优化后,车辆在行驶过程中经过地面障碍物时,座椅振动较小。     

HXD1型机车走行部安全状态监测方案研究

轴箱轴承是HXD1机车安全运行的基础部件,也是易于发生损伤的部件,发生故障时会引起重大事故,车载轴承故障诊断系统能在发生前期故障时进行预报警,保障列车运行安全,故HDX1机车均已安装此系统。用于获取温振信号的传感器加装位置的选择对于系统的效果有重要影响。建立了SimpackHXD1线路-机车耦合动力学模型,基于美国五级轨道谱,计算出轮对三向位移激励;建立了RecurDynHDX1轴箱轴承动力学模型和HDX1轴箱刚体及柔体模型,基于此建立基于RecurDyn的HDX1轴承-转向架-机车耦合动力学模型,包括刚体耦合动力学模型及刚柔耦合动力学模型;使用HDX1轴承-转向架-机车耦合动力学模型进行了仿真计算,确定了传感器加装位置。结果表明:观测X或Y方向的加速度,传感器安装在测点1的位置较为合适;观测Z方向的加速度,传感器安装在测点2的位置较为合适;110km/h下加速度很大,可能在此速度下,轮对激励引起了轴箱的共振。     

基于Kriging模型的在役高速列车悬挂参数近似贝叶斯估计

高速列车在长期服役情况下,车辆悬挂部件参数与其初始设计值之间会产生较大差异。车辆物理参数识别方法操作复杂、费用较高,参数估计只需要利用少量的传感器获取车辆振动状态信息,就能估算出车辆关键部件实际参数值。结合实测轨检数据和多体动力学仿真模型,提出一种基于Kriging模型的近似贝叶斯计算(ABC)方法对在役高速列车的悬挂参数进行估计。首先,利用Kriging模型代替多体动力学模型作为近似贝叶斯计算中的数值模型;然后,以单目标优化代替多目标处理以简化ABC中参数估计,得到不同加权因子组合下悬挂参数的后验分布,后验分布中最大相对概率所对应的参数值即为悬挂参数的估计值;最后,将得到的悬挂参数的估计值输入多体动力学模型中进行车体加速度的预测,并与实测车体加速度进行对比。结果表明,相比于依据车辆初始参数进行仿真计算的结果,以车体垂向加速度作为优化目标时,预测垂向加速度值与实际值功率谱密度曲线的皮尔逊相关系数增加了0.919;以车体横向加速度作为优化目标时,预测横向加速度与实际值的相关系数增加了0.427;同时以车体垂向、横向加速度作为优化目标时,预测垂向、横向加速度与实际值的相关系数分别增加了0....     

双输入七杆机构逆运动学分析

首先运用逆运动学分析的方法,推导出了七杆机构中各个构件的位移、速度和加速度计算公式以及两个伸缩杆的运动变化规律;然后结合分析实例,根据输出构件的运动规律,计算出驱动件的运动规律,最后分析了传动误差。利用液压系统反应快、便于自动化、易于实现频繁换向的特点,该机构可用来合成水平、垂直方向的复合运动,实现对摩托车、汽车等在高频随机栽荷作用下运动规律的精确模拟。     

基于遗传算法的RPRPR五杆机构实现轨迹综合与分析

基于五杆机构的基本理论和三角形稳定性原理,提出能够精确实现“任意给定轨迹”的RPRPR五杆机构;建立精确实现“任意给定轨迹”五杆机构的优化模型;分析补偿速度、加速度和转动速度、加速度的数值计算方法;采用遗传算法求解优化模型;实例表明该机构和计算方法的正确性。