声学环境对硬盘读写性能影响的实验研究

伴随着笔记本电脑的小型化,机械硬盘也朝着小体积、高存储密度的方向发展,近年来硬盘对系统扬声器播放音频产生振动的敏感性表现出增加的趋势。采用实验研究的手段,通过纸盆扬声器,考察声学环境对硬盘读写性能的影响。首先,通过编写程序实现对硬盘读写速率长时间有效的监测;其次,改变声音输入的声压及频率特性,得到硬盘失效模式与声学环境之间的关系;第三,考察硬盘在无阻尼自由边界、无阻尼刚性边界、有阻尼刚性边界三种状态下读写速率的变化情况,分析边界条件对硬盘读写速率的影响,从而为笔记本电脑内部硬盘安装的优化提供依据。     

自然激励技术在时延相关白噪声激励系统中的应用

工况模态分析(operational modal analysis,OMA)是一种只基于输出数据进行系统模态参数辨识的技术。由于系统所受激励未知,通常假设其为互不相关的白噪声。自然激励技术(natural excitation technique,NExT)正是一种基于该假设的从响应数据中提取自由衰减信号的高效方法。然而对于真实工况,系统所受激励之间互不相关的假设过于严格,例如行驶的车辆等所受激励为时间延迟相关的白噪声。针对这类情况,基于复模态系统讨论NExT理论的适用性。结果表明,NExT是否适用取决于从相关函数中截取的用来进行OMA分析的数据段的位置,当数据段位于Tε区间内,NExT是适用的。在ε已知的情况下,可以基于NExT对系统进行工况模态分析。最后通过仿真进一步验证该结论。     

环境激励下Karhunen-Loève变换与模态分解间的关系

Karhunen-Loève(KL)变换作为一种基于相关函数的最佳变换,在振动分析领域已经受到广泛关注。然而,该方法还缺乏清晰完整的模态解释。在空间几何上,振动分析中模态分解是振动响应信号在由振型构成的基底上的展开,KL变换是信号在由一组正交KL特征向量构成的空间中的投影过程。对环境激励下响应的KL变换与模态分解进行类比,探讨两者间的关系。结果表明:KL特征向量收敛于质量信息加权后的振型;KL特征值表征各阶模态的能量参与度;KL变换系数收敛于模态坐标。最后,通过仿真计算验证分析结论的正确性。     

压电悬臂梁机电耦合系统的建模及动力学特性分析

基于压电能量采集器中最为经典的压电悬臂梁模型展开研究。考虑悬臂梁的阵型信息和轴向应变分布,这导致与梁耦合的压电片的电边界条件复杂。分别基于均匀电场分布和均匀电位移分布的两种不同电边界条件,深入探讨压电悬臂梁的机电耦合原理和耦合特性,并建立机电耦合系统的数学模型;在传统一阶能量采集电路的基础上,在电路中加入电感,建立二阶电路,并改进数学模型;对于加入电感后的模型,2阶电路可以与其耦合的n自由度机械系统共同构成一个n+1自由度系统,从而可对耦合系统进行系统整体的仿真分析,同时深入研究不同电路元件对系统采集效率的影响,发现电感的加入可极大提高系统能量采集效率。     

工况模态分析理论的概念、应用和发展

简述了近十余年来的工况模态分析理论的概念、应用与发展,提出了今后进一步的研究和发展方向.     

桥梁颤振气动导数辨识的随机激励法

针对桥梁颤振气动导数辨识提出非经典线性系统参数辨识的随机激励法,能够同步识别出桥梁模型中全部的八个颤振气动导数.该方法基于载荷辨识原理,避免讨论非经典线性系统模态矩阵对称性的问题.通过仿真算例,说明此方法识别结果稳定,并具有一定的抗噪干扰能力,在工程应用上具有一定的意义.     

卫星结构铝蜂窝板非线性振动试验与参数辨识研究

本文针对卫星主要结构材料铝质蜂窝板的非线性动力特性现象进行了振动试验及分析。根据谐波平衡法原理，对各级等效线性系统进行模态参数辨识，进一步基于Duffing假设，对非线性刚度、阻尼系数进行了识别，并基于多自由度非线性系统理论进行了仿真检验。本文的方法可以推广到整星的非线性结构的研究中去。     

基于速度反馈控制的自激振动特性研究

工程中自激振动常被作为不利因素而加以抑制,然而在振动能量捕获等振动利用研究中,自激振动也有振幅响应大、抗干扰能力强等优点,利用自激振动作为振动驱动将具有极大的优势。以悬臂梁为研究对象,通过模态参数与测点组合条件,导出了基于速度反馈控制下各阶模态的变化模式,得到了产生自激振动的数值判据,并对单模态进入自激振动以后的非线性极限环现象进行了讨论。通过理论建模、数值仿真和控制实验及数据处理,验证了该研究的正确性。     

基于动力学环境试验数据的模态参数识别

在被测系统做动力学环境试验的同时，将振动台台面和被测系统组成的新系统作为分析对象，以振动台给定的力谱（或加速度谱）作为激励，对被测系统进行模态参数的识别。基于结构的振动台环境试验数据，通过被测系统频域中的测点加速度测量值与台面加速度测量值之间的传递率函数，导出了一个被测系统的“广义频率响应函数”，并且通过对边界条件的进一步简化和假设，最终得到了系统的模态参数。仿真算例验证了本方法的有效性。     

基于现代谱估计理论的工况模态分析

大型结构如涡轮发动机，桥梁和淑海建筑等通常都处于变化非常大的一种工作环境之下，承受某种随机的环境激励，这时就需要直接利用工况条件下的响应数据提取模态参数。根据环境激励技术（NExT)的相关理论，线性结构中白噪声响应之间的相关函数与系统的脉冲响应函数具有类似的数学表达形式。本文首先将上述结论推广到复模态中，然后采用现代谱理论，运用谐波恢复的扩充的Prony方法，从相关函数中提取环境激励下的结构的模态参数，该方法由于对实模态和复模态进行了统一的处理，因而对于实模态和复模态都适用，通过仿真数值算例表明，该辨识方法对于环境激励下的系统辨识是合理有效的。