振动加速度数值积分的Lagrange多项式拟合方法

在机械设备的振动监测中,通过对加速度信号的积分来获得速度和位移是振动分析的常用方法,如何提高积分的精度则是其关键之所在。首先分析梯形积分法和Simpson积分法在低采样频率下的位移结果的误差规律,提出可用于加速度积分的Lagrange多项式拟合积分法。该方法采用移动窗法截取三个信号值建立Lagrange二次拟合多项式,并对该多项式进行积分,推导出可以方便编程的计算公式。其次,从Lagrange多项式插值角度得出相邻两个采样值时间中点处的计算值,代入Simpson公式后化简所得公式与文中所提方法计算公式一致。最后,对二自由度弹簧质量模型仿真信号和三层刚架模型实测振动加速度信号进行积分计算。对比结果表明,在低采样频率情况下,该算法精度高于梯形法,并能保持原有采样频率,实时性较强。     

单层波纹管的轴对称振动

本文基于小应变、小位移的假设,用有限元法分析了单层波纹管在轴对称振动时的自振频率。文中采用三节点曲边壳元,位移、转角作为独立变量在总体坐标系下进行插值。     

振动控制中压电作动器非线性的补偿方法研究

在周期振动的自适应控制中,压电作动器的非线性特性会产生高次谐波,激发高阶模态振动。为抑制压电作动器的高次谐波激励,同时结合自适应振动控制的特点,提出一种新的作动器非线性补偿方法。该方法将作动器的非线性与结构的动态特性部分融合,用正交多项式从输入输出信号中拟合静态非线性及其逆变换,计算过程简单,数值稳定性高。在控制通道中,通过逆变换对控制信号进行预处理,使得补偿后的输入输出具有线性系统的特征,而输入输出之间的相位差完全由自适应算法进行补偿。实验结果表明,所给出的补偿方法能够抑制高次谐波,并改善了振动控制效果。     

变厚度圆盘的自由扭转振动

本文求出径向线性变厚度圆盘自由扭转振动的弹性动力学理论解,探讨了圆盘的无剪扭振和剪切扭振的特性,并给出不同厚度变化率和内外径比圆盘的固有频率和振型的数字计算结果。     

基于分段插值多项式求解强迫振动的方法

在求解单自由度系统在任意动力荷时,本文提出在Ｄｕｈａｍｅｌ积分中利用分段插值多项式逼近任意动力荷载,推导了相关公式,提出了三种分段插值多项式,当动力荷载为分段插值多项式时,Ｄｕｈａｍｅｌ积分是有精确解的,因而和一般的数值方法相比,本文方法不但具有较高的计算精度,而且大大减少了计算工作量。     

考虑非局部应变梯度效应的轴对称压电纳米圆板热-力-电耦合振动EI北大核心CSCD

基于非局部应变梯度理论和Mindlin板理论,研究了热‐力‐电多场耦合下轴对称压电纳米圆板的振动特性。通过Hamilton原理推导了非局部应变梯度本构框架内的运动方程,采用微分求积法数值求解了理论模型微分方程组,分析了压电纳米圆板的振动固有频率受内尺度参数与外场参数的影响。压电纳米圆板的固有频率随着非局部参数的增大而减小,随着应变梯度特征参数的增大而增大。当非局部参数小于应变梯度特征参数时,纳米圆板表现出刚度硬化行为;当非局部参数大于应变梯度特征参数时,表现出刚度软化行为。当非局部参数等于应变梯度特征参数时,纳米圆板的刚度退化为相应的经典连续介质理论结果。此外,固有频率随着径向压力和正电压的增大而减小,随着径向拉力和负电压的增大而增大,随着温差的增加而小幅减小。特别地,研究发现当径向载荷和电压增大到一定程度时,纳米圆板出现了振动失稳现象,并分析了非局部参数与应变梯度特征参数对失稳临界径向载荷及临界电压的影响。     

小样本岩土参数概率分布的正交多项式推断方法

实际工程中的岩土参数往往是小样本情况,利用经典概率分布（如正态分布、对数正态分布、贝塔分布、威布尔分布等）推断其最优概率类型时,存在样本分布区间不匹配、限定范围选择和单峰值概率分布函数无法反映参数随机波动性等三个未解决的基本问题。为此,选取了五种不同取值区间,利用10组小样本岩土参数的实测样本,以勒让德多项式和第二类切比雪夫多项式对岩土参数的概率分布函数进行推断,利用K-S检验法对所得的概率分布函数进行检验。通过区间取值匹配、拟合检验值和累积概率值的比较,提出了以3σ原则为基础,同时考虑偏度进行调整的积分区间确定标准。研究结果表明：以有限比较法原理确定最优概率分布的阶数,所得最优概率分布能够反映小样本数据的随机波动;而且正交多项式推断方法所得概率分布函数的检验值均小于传统分布的检验值,说明所得分布更加符合岩土参数的实际情况。     

振动圆盘类转子构件在流体中受到的作用力

依据流体力学的粘性阻力理论,以运动的转子构件为主体,利用矢量分析方法,导出了薄圆盘单独在流体中分别作平移和转角振动时受到的流体阻力解析表达式,并得到几点结论.这些公式可用于转子系统的流固耦合动力学有限元建模,同时对流体机械及潜液机械构件的动力学设计具有一定指导意义.     

压电陶瓷振动振幅的测量

采用激光多谱勒法测量了P4、P8和P5压电陶瓷元件的振动振幅,进而确定压电陶瓷振幅最大时的频率,并且与导纳电桥法测得的频率进行了比较。实验证实采用激光多普勒法可以准确测量压电陶瓷的振动振幅和谐振频率,并且机械品质因数Qm越大,测得的谐振频率越准确,这为评价压电陶瓷元件的质量提供了一种新的手段。     

随机激励下双稳态压电振动发电机的振动特性

基于双稳态压电振动发电机系统参数的非线性,建立了随机激励环境下压电振动发电机的动力学模型。研究了振源频率改变、振源个数选取和振幅变化对系统输出响应的影响,分析了磁间距变化对系统双稳态特性和输出电压的影响。结果表明:当振源频率或振幅改变时,系统响应表现为小幅周期运动、大幅混沌运动和小幅周期运动。当多个振源激励时,压电振动发电机具有更大的谐振带宽和更高的能量转换效率。当磁间距为3.9 mmd6.6 mm时,系统具有双稳态特性,系统响应表现为大幅周期运动,此时压电振动发电机输出电压值最大。     

用于振动能量收集的MEMS压电悬臂梁

本文介绍了一种MEMS悬臂梁器件,将环境中的振动机械能转化为电能.该悬臂梁的主体材料为单晶硅,其上覆盖一层用Sol-Gel法制备的PZT压电材料,利用压电材料的正压电效应实现机电能量的转换.论文给出了悬臂梁式振动能量收集器的一个简单理论模型.器件采用(110)硅基片,有利于通过湿法腐蚀制备质量块.质量块可以用来降低器件的谐振频率,并提高输出电功率.尺寸参数为3600μm×270 μm的器件样品的测试结果表明,在其谐振频率1673Hz,振幅为11nm的振动条件下,该器件的最大输出功率大于1nW,即0.11 μW/cm2.     

微振动输送中圆盘型压电振子的动力学分析

目的研究压电陶瓷振动给料器的双晶片压电振子,求出其力学表达式,为振动给料器的双压电晶片的优化设计奠定理论基础。方法以螺旋式压电振动给料器的圆盘型压电振子为例,对圆盘型压电双晶片进行动力学分析,建立振动模型及动力学方程,对激振力进行求解。结果运用Rayleigh-Ritz法推导出在简支边界条件下,双压电晶片振子的弯曲振动的共振频率以及激振力表达式,得出最大误差出现在160 V处,理论计算与实验验证数据的误差为10%左右,有限元分析与实验验证数据的误差为5%左右。结论通过实验可以看出在实际应用中,要综合考虑其电压输入与压电陶瓷层的变形程度,选择最佳的电能输入,才能使压电双晶片获得最大的激励位移。     

旋转柔性圆盘的气-固耦合振动

研究了旋转柔性圆盘与周围气膜之间的耦合振动问题.首先给出了基于润滑理论考虑了柔性圆盘振动影响的气膜压力分布的Reynolds方程,以及考虑了盘的旋转离心力、弯曲刚度和气膜压力影响的旋转柔性圆盘的运动方程,然后用有限元对气膜压力方程及旋转柔性圆盘的运动方程进行了离散化,用数值方法求解了旋转柔性圆盘运动与气膜压力的耦合方程,研究了旋转柔性圆盘的气-固耦合振动特性,讨论了周向静载荷的大小、载荷施加位置和气膜厚度对旋转柔性圆盘振动响应的影响.结果表明,周向静载荷的位置对旋转柔性圆盘的振动有很大的影响.一般情况下,周向静载荷越靠近盘的外缘,柔性盘的振动就越大;气膜越厚,柔性盘的振动越大.     

振动真空方法对水泥基压电复合材料性能提高表征测试

为改善水泥基压电复合材料的密实度,提高材料性能和耐久性,该文提出一种基于振动真空共同作用的方法,制备水泥基压电复合材料,设置两组对照试验。以普通硅酸盐水泥为基体,以锆钛酸铅压电陶瓷PZT为功能体,用振动真空和纯真空方法结合切割-填充法制备出1-3型、2-2型PZT/水泥基压电复合材料.研究分析振动真空和纯真空下水泥基压电复合材料的压电性、介电性和机电耦合性能的变化规律。结果表明:采用振动真空方法所得到的试件,其压电应变常数d_(33)和相对介电常数ε_γ比纯真空方法得到的结果相对偏大,而相对应的压电电压常数g_(33)则偏小,压电性能更好。振动真空方法得到的试件,其串联谐振频率f_s和并联谐振频率f_p较纯真空方法得到的试件要更小,而K_p、K_t和Q_m的值都稍微更大,机电耦合性能更好。     

基于Mindlin理论的厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯圆盘辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由、固定、简支边界条件下的频率方程,并分别对频率方程进行数值求解,结果表明计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论为厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考。     

柔性板振动控制中压电元件的优化布置

本文建立了压电传感器的数学模型 ,以D优化设计准则探讨了柔性板振动控制中压电元件的优化布置问题。通过构造差分格式 ,给出柔性板振动时其表面应变的数值解表达式。用有限元分析软件提取出柔性板自由振动时的低阶模态 ,利用其低阶主振型分析了柔性板在不同振动响应时其传感器的优化布置问题     

压电智能结构有限元动力模型及其振动主动控制的研究

推导了压电智能结构的有限元动力方程;应用模态控制理论对结构振动主动控制的原理和策略进行了讨论,利用两种反馈控制律研究了智能结构振动抑制的问题,最后应用本文方法对一新型2—DOF平面并联压电智能杆机构进行了振动主动控制实验研究,结果表明系统的稳定时间从抑振前的488ms缩短到了抑振后的115ms,验证了本文方法的有效性。     

纵振激励频率对圆盘弯曲振动特性的影响

利用有限元方法,计算并分析了具有一定大小的激励面积、频率不同的纵向夹心式换能器激励圆盘中心时,产生一阶弯曲振动的规律.结果表明:随着激励源频率的逐渐提高,圆盘弯曲振动的基频在不断增大,节圆半径也在增大,圆盘圆心处的位移振幅先增大后减小.实验测试与有限元计算结果基本吻合.该研究为此类复合纵弯振动系统的设计和实际应用提供了一定的参考.     

压电智能结构振动控制中执行元件最优位置的选择

采用模态分析及控制理论,确定了定量度量模态对贮存在结构中能量积分贡献的方法。利用奇异值分解技术确定了定量度量模态可控程度的方法。以压电智能结构振动控制效果为目标,将两个度量指标加权结合,构造了一种新的度量压电智能结构可控程度的指标,并以此为选择压电执行元件最优位置的依据。最后给出数值示例说明文中方法的有效性