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。     

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。     

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。     

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。     

微型高速轴向柱塞泵动力学特性分析

微型高速轴向柱塞泵动力学特性影响其工作性能和寿命,主轴与缸体的振动响应以及质心轨迹可反映其动力学特性。对微型高速轴向柱塞泵结构进行合理简化,建立了其运行工况下的动力学模型。分析了工况压力21 MPa,转速分别为18000, 20000, 23000 r/min时,主轴与缸体的振动位移频谱、倾覆角度频谱和质心轨迹;分析了工况转速20000 r/min,压力分别为14, 21, 28 MPa时,主轴与缸体的振动位移频谱、倾覆角度频谱和质心轨迹。研究结果表明:振动位移需关注偶倍频,倾覆角度需关注奇倍频,部分谐波振动响应随压力的增大而增大,主轴与缸体的质心轨迹呈扇叶形状。     

AUTOREGRESSIVE MODEL AND POWER SPECTRUM CHARATERISTICS OF CURRENT SIGNAL IN HIGH FREQUENCY GROUP PULSE MICRO-ELECTROCHEMICAL MACHINING

The identification of the inter-electrode gap size in the high frequency group pulse micro-electrochemical machining (HGPECM) is mainly discussed. The auto-regressive(AR) model of group pulse current flowing across the cathode and the anode are created under different situations with different processing parameters and inter-electrode gap size. The AR model based on the current signals indicates that the order of the AR model is obviously different relating to the different processing conditions and the inter-electrode gap size; Moreover, it is different about the stability of the dynamic system, i.e. the white noise response of the Green's function of the dynamic system is diverse. In addition, power spectrum method is used in the analysis of the dynamic time series about the current signals with different inter-electrode gap size, the results show that there exists a strongest power spectrum peak, characteristic power spectrum(CPS), to the current signals related to the different inter-electrode gap size in the range of 0-5 kHz. Therefore, the CPS of current signals can implement the identification of the inter-electrode gap.     

A signal interpolation method for Fabry–Perot interferometer utilized in mechanical vibration measurement

In this investigation, a self-developed signal processing method for Fabry–Perot interferometer is proposed which can be utilized for high-speed dynamic displacement measurements, e.g. mechanical vibration measurements. The lookup table (LUT) integrated with the interference intensity equation has been employed for the interpolation processing of interference signals. With the aid of this method, the interpolation error has been reduced by 40% in comparison with that resulting from the commercial sinusoidal signal processing module. By operations of Fast Fourier Transform (FFT), the displacement measurement distribution can be converted into the frequency spectrum diagram. The interpolation resolution of the proposed interferometric displacement measurement system is about 0.1 nm. Experimental results demonstrate that this interferometer system is available for measuring frequencies till 2 kHz where its corresponding amplitude is 0.15 μm.     

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.     

基于谱分析的30m望远镜三镜支撑结构地震分析

为了满足30 m望远镜 （TMT）三镜系统（M3S）对抗震性能的要求,对在返回周期为200年和1000年的地震载荷条件下的三镜支撑结构的性能进行了分析。首先,根据三镜支撑结构的特点,对TMT整体的地震响应谱进行了修正,得到了适用于三镜支撑结构的地震响应谱。然后,分析了三镜支撑结构在不同等级地震激励下的位移、应力和加速度响应。分析结果显示,当返回周期为1000年的地震从水平面内两个正交方向及竖直方向同时传递到三镜支撑结构中时,系统响应最大;此时,三镜支撑结构中各部件的最大加速度为2.844g,最大位移为1.544 mm,最大应力为552.316 MPa,三镜上最大应力为1.401 MPa。根据材料力学性能可知,侧支撑杆会发生破坏,需要采取地震防护措施对三镜进行保护。本文在进行谱分析时较完整地考虑了各项因素,结果数据精确可靠,可为三镜系统的详细设计提供指导。     

变间隙密封液压缸密封间隙测量技术研究

为了实现变间隙密封液压缸密封间隙量的测量,以活塞唇边简化为厚壁圆筒模型,以迦辽金位移函数为理论基础推导出活塞唇边的变形关系式,采用LabVIEW对液压缸密封间隙进行仿真实验,通过超声波测量来验证测量结果,实现对压力、密封间隙、活塞运动位移量的数据采集和数据处理。结果表明：仿真实验和超声波的测量结果的最大误差为7.94%,其密封间隙的测量方法是可行的。所设计的测量系统缩短了测试时间,为变间隙密封液压缸的性能测试提供了理论和实验的支撑。     

高速主轴角接触球轴承动刚度分析及测试方法

为了准确测试高速电主轴角接触球轴承的动态支承刚度,提出了采用同步激励的方式在线测量主轴动态支承刚度的方法。通过研究残余振动位移和激励响应位移之间的角度关系,推导出了动态支承刚度测试原理,在型号为150SD40Q7的电主轴上进行了动态刚度测试实验,并和仿真结果进行了对比分析。测试结果和仿真结果变化趋势吻合良好,误差较小,验证了该测试方法的有效性,为主轴动态运行刚度的测试提供了一种可靠方法。     

超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。     

柔性并联微夹取器的动力学分析及试验研究

针对一种具有毫米级操作空间和纳米级位移分辨率的、由直线超声电机驱动的柔性并联微夹持器,进行了动力学建模分析和实验研究。基于筷子夹取物体的操作原理,该微夹持器采用并联双层的结构形式。利用单位向量法,基于万向柔性铰链两端面始终平行的假设建立了微夹持器的运动学模型,表明了电机输入与操作末端输出之间的关系。采用ADAMS软件构建了微夹持器的刚柔耦合动力学仿真模型,由反向动力学仿真分析得到了微夹持器运行过程中几个重要的特征参数;由向前动力学仿真分析得到了操作末端,即探针尖端在给定输入函数下的位移、速度和加速度响应参数。对微夹持器的性能测试和夹取实验结果表明,该微夹持器的运行范围为2332μm×2109μm×20000μm,位移分辨率达到0.1μm,能够实现对微小物体的夹取操作。     

基于伪传递函数的高耸结构损伤识别

基于传递函数可以反映结构输入输出相互关系（结构特性）的思想,提出了一种基于具有额外输入的自回归模型（autoregressive model with exogenous input,简称ARX模型）建立伪传递函数的损伤定位方法。首先,根据各自由度之间的关联性对其进行分组,选取其中一个自由度的响应作为参考通道即系统输出,将与其相关联的其他自由度响应信号作为系统输入,利用ARX模型,建立各分组在结构完好工况下的伪传递函数,将其作为基准伪传递函数;然后,利用基准伪传递函数对待识别工况的响应进行预测,计算其拟合度;最后,通过定义待识别工况与完好工况之间拟合度的差异作为损伤指标,对结构损伤进行识别。通过广州塔缩减模型算例分析表明,该方法在有噪声的情况下,可以很好地发现损伤并对结构损伤位置和损伤程度进行识别。