基于ICM准则法的结构动力学边界拓扑优化设计

针对结构动力学边界条件,进行了基于固有频率和振型特定要求的结构动力学边界条件优化设计研究。建立了以结构振型差的范数为目标函数,结构固有频率为约束条件的动力学边界条件设计准则。根据实际结构在设计的约束条件范围内可能变更的方案,通过不断修改设计参数,确定满足结构动力学要求的方案。采用ICM准则法对刚架边界的机翼骨架模型进行了动力学边界的拓扑优化设计,数值模拟算例验证了该方法用于动力学优化设计的可行性。     

复合材料层合梁结构在线损伤检测

复合材料层结构在服役过程中关键部位的裂纹或分层损伤累积发展到一定程度，常出现损伤突变现象，导致结构局部刚度突发性降低和结构性能下降，通过粘贴或埋入复合材料结构中的小型电片构成结构动态响应的激励和检测系统、以小波分析技术从应信号中识别结构损伤信息，可主动在线检测服役中的复合材料结构力学性能的突变，准确捕获结构突发损伤的时刻，这项研究将为许多在役中人们无法直接观察或量测的复合材料结构的在线健康监控提供新的技术支持。     

基于“能量-故障”的复合材料层合板裂纹损伤检测与识别

对一含裂纹的复合材料层合板，通过粘贴在其表面一对压电压（一片作为传感器，一片作为激振器）构造子结构动力响应的激励和检测系统。通过守好板和损伤板的振动模态参数和时域响应信号比较，探讨了识别复合材料结构损伤的可行性。同时，利用小波包分析，基于动力响应信号各频率段的能量分布，撮结构损伤的特征量来表征结构损伤情况。结果表明，当用一个含有丰富频率成分的信号作为输入对系统进行激励时，可以较为准确地识别复合材料结构的裂纹损伤。     

振动控制传感器／作动器的数目和位置优化设计

提出一种确定传感器、作动器的数目和优化设计传感器、作动器位置的方法。以独立模态最优控制方法为基础,将模态控制力、作动器作动力和传感器测量的信号处理为随机变量,分别建立了模态控制力能量、作动器作动力能量的自相关矩阵的测量信号的能量自相关矩阵。进一步通过作动力能量的自相关矩阵的和测量信号的能量自相关矩阵包含的能量分别确定了作动器和传感器的数目。在此基础上,建立了基于控制系统作动力消耗能量最小和传感器测量信号能量最大,分别设计了控制系统的作动器和传感器的最优位置。通过数值算例证明了该方法的有效性。     

刚架与板组合结构动力学形状优化研究

针对刚架与板组合结构动力学形状优化问题,提出一套联合运用序列二次规划 法、ＢＦＧＳ变尺度法及二次插值技术（一维搜索）,将约束优化问题转化为无约束序 列优化问题,得到了满意的结果。算例表明本文所述方法对刚架与板组合结构的有 效性,显示了算法的工程实用性,并能够推广到其它复杂结构的动力学形状优化问 题中去。     

Duffing振子与响应灵敏度结合的结构损伤检测方法

阐述了Holmes型Duffing方程的混沌特性用于强噪声背景下弱信号检测的机理。针对强噪声背景下的结构损伤定位问题,提出了基于Duffing振子和响应灵敏度结合的结构损伤定位方法,仅通过一组特定的参数来实现对于噪声背景下响应信号的提取,避开了传统的Duffing振子参数选择的繁琐性,适用于更高的噪声水平,同等噪声水平下较传统的时域响应灵敏度方法计算量更小。将该方法用于强噪声背景下三维桥梁结构模型的损伤检测,结果表明,该方法在强噪声背景环境下能较好地实现损伤定位,为强噪声背景环境下的实际工程结构损伤识别提供了良好的思路。     

基于Green函数和正则化的动态载荷识别方法

在载荷识别过程中由于结构矩阵的病态特性以及测量噪声的影响，常规最小二乘法往往失效。针对这一问题，采用正则化方法进行载荷识别。载荷在时域内可用一系列脉冲来表示，系统的响应是载荷与单位脉冲响应函数的卷积分。通过对载荷反演模型剖析，指出该病态问题的本质，提出了相应的正则化求解方法。基于Morozov相容性原理，采用一种新的选取正则化参数的准则分别进行了单输入单输出和二输入二输出系统的载荷识别。仿真结果说明该识别方法是有效的，可以得到满足工程要求的稳定近似解。     

构件表面裂纹损伤电位检测法

通过基于铝箔纸和镍覆层的实验,提出了以覆于构件表面被检测区域的覆层作为传感器、通过测量覆层上某些点之间的一组电位差值或一组电阻值来判断构件表面疲劳裂纹长度及其出现位置的方法.实验结果表明该方法是可行的.     

一种优化等效转换分布的瞬态冲击载荷为集中载荷的方法

分布的瞬态冲击载荷是一种比较特定的情形,可见于航空航天飞行器高速飞行时的某些特定状态.这些特定的飞行状态往往对飞行器安全构成较大的危害.针对这些特定状态的地面振动考核试验往往是不可或缺的.文中研究基于遗传优化算法,将分布的瞬态冲击载荷等效转换为若干集中载荷的理论分析与计算方法.研究结果表明,基于模态响应等效原则下的载荷转换效果,在经过遗传算法对转换的集中力各有关参数的优化选择后,其时域平均误差约为1.0dB,表明本研究可为航空航天产品某些特定动力学环境的地面振动考核试验提供一种加载的参考方法.     

CSM在基于Lamb波的结构损伤检测中的应用

在基于Lamb波的结构损伤检测中往往不可避免地遇到结构中多个损伤引起的反射波信号相干问题而对检测精度造成影响。考虑到阵列信号处理中的空间谱估计可以对信号源进行辨别和定位,尤其是在信号的波达方向(Direction of Arrival, DOA)估计上的优越性,将其应用于基于Lamb波的结构损伤检测中以获得准确的结构损伤信息。于是,该文采用空间谱估计中相干信号子空间方法(Coherent Signal Subspace Method, CSM)解决了相干信号问题。以一个损伤结构的仿真分析为例,验证了CSM方法在基于Lamb波的结构损伤检测中处理相干信号的可行性。结果表明,无论是结构损伤和边界反射引起的信号相干或两个结构损伤引起的信号相干,依然可以通过该方法获得准确的结构损伤信息。