表面部分电极的含金属芯压电纤维振动传感特性研究

含金属芯压电纤维是一种新型的压电传感器,建立了表面部分电极的含金属芯压电纤维(PMPF)的振动传感理论模型。把悬臂梁结构的纤维固定在振动源上,根据第四类压电方程,基于振动理论,推导了在其固定端受到简谐振动和冲击振动激振条件下,纤维两电极间产生的电压值;根据理论和数值仿真结果,分析了表面电极分布角度、纤维长度对产生电压的影响,及PMPF的尺寸参数对其一阶共振频率的影响。实验结果表明,在测量振动源简谐振动和冲击振动的频率和幅值时,PMPF能有较好的传感性能。     

电极配置对悬臂梁压电振子发电能力的影响

研究了带末端质量块的悬臂梁压电振子多模态振动时的应变分布特点,针对压电陶瓷表面电极配置对压电振子输出电压的影响关系进行压电-电路耦合有限元分析,并建立悬臂梁压电振子发电测试系统,对工作在一阶和二阶谐振频率附近处的压电振子分段电极和连续电极输出功率进行对比分析。研究结果表明,一阶谐振时分段电极的峰值输出功率与连续电极相接近,二阶谐振时分段电极的峰值输出功率增加了900%。相比于连续电极配置法,分段电极配置法可有效提高压电振子在高频振动时的发电能力。     

基于谐振器的多模态压电换能结构研究

传统压电悬臂梁俘能器一般通过其基频与环境中某一激振频率的匹配来收集这个频率上的振动能,为俘获环境中多个激振频率上的能量,提出一种在压电悬臂梁上附加谐振器的多模态换能结构,由该结构组成的俘能器的前两阶共振频率可以被设计在给定的激振频率上,从而有效地收集分布在这两个频率上的能量.实验表明附加谐振器有效地提高了俘能效率,其中一阶模态的俘能效率相对附加等量质量块时提高了71％,二阶模态的俘能效率与原压电悬臂梁的一阶模态相当.     

L型压电振动能量采集器的有限元分析与特性仿真

单频悬臂梁式压电振动能量采集器存在工作频带窄、采集转换效率低等问题。通过在单频悬臂梁式压电振动能量采集器的水平悬臂梁末端增加一垂直悬臂梁,构造了一种L型宽频压电振动能量采集器;运用有限元法建立L型振动能量采集器的有限元分析模型,仿真分析了L型振动能量采集器的结构参数对其前两阶模态频率的影响,得到了结构最优尺寸。利用Hamilton原理建立了L型能量采集器的机电耦合分析模型,对其振动特性和电输出特性进行了数值仿真,结果表明L型结构能够提高能量采集器的工作频带和采集效率。     

力平衡式三轴微加速度计的设计与分析

设计了一种具有单一检测质量的力平衡式三轴微加速度计．采用硅-硅键合工艺形成作为单一检测质量块的硅片组合。利用全差分电容检测法实现对加速度三轴分量的检测．通过提高检测质量的重心，有效增加了X、Y轴的灵敏度．利用ANSYS仿真软件对该微加速度计进行了模态及静力学分析，提出了优化设计参数．3个检测模态（1阶、2阶和3阶模态）的频率分别为1．329kHz、1．345kHz和2．174kHz．通过优化设计，提高了3阶模态和4阶模态的频率差距，降低了其他高阶模态的干扰．在100g（g为重力加速度）的Z向加速度作用下，悬臂梁所受的最大应力为46MPa。小于单晶硅的弯曲极限值70-200MPa．静力学分析表明，加速度计的悬臂梁结构参数能够满足加速度计的力学性能要求．     

双向激励下非线性压电俘能系统的稳态响应分析EI北大核心CSCD

基于基础激励的多向性和实际环境中的低频率环境,研究了在固定基础端受到水平和垂直双向激励的附加端部质量块悬臂梁压电俘能系统的非线性稳态响应问题。通过Hamilton原理对一个附加端部质量块悬臂梁双晶片压电俘能系统模型的非线性偏微分方程进行理论推导和计算分析。假设此悬臂梁为轴向不可伸长的Euler-Bernoulli梁,此模型主要包含几何非线性和阻尼非线性。利用Galerkin法将非线性偏微分方程降阶得到双向激励作用下附加端部质量块悬臂式压电俘能系统的机电耦合运动微分方程。采用多尺度法研究压电俘能系统在其主要的一阶共振情况下的响应,获得了俘能系统的垂直位移、输出电压和输出功率的解析表达式。得到其主要一阶垂直位移幅值,输出电压幅值和输出功率幅值。分析了不同激励情况下,激励相位等对压电俘能系统俘能性能的影响。     

基于Euler Bernoulli理论的压电系统集中参数模型修正

摘要： 针对压电俘能系统悬臂梁结构集中参数模型的局限性,引入Euler Bernoulli梁振动模型。通过分析两模型在振动时相对位移传递率发现,集中参数模型在基础激励情况下,传递率峰值存在较大偏差。理论分析了Euler Bernoulli及集中参数模型在一阶模态附近位移传递率函数,对集中参数模型进行了修正。仿真结果表明修正后的集中参数模型相对位移传递率峰值与Euler Bernoulli模型在低阶模态吻合良好。     

多方向振动能量收集装置输出特性分析

针对一种压电振动能量收集装置输出特性展开研究,以实现多方向、宽频振动能量收集。首先,建立压电悬臂梁单自由度振动系统的微分方程,分析外激励下悬臂梁的输出响应。在此基础上,采用COMSOL建立多悬臂梁式振动能量回收装置有限元模型,并进行模态、输出电压及输出功率等分析,仿真结果表明振动能量回收装置在不同方向激励时均具有较高的电压、功率输出。此外,进一步讨论了装置的在不同方向激励下宽频输出特性,结果显示其在200～400 Hz频带范围内具有多个幅值相当的峰值。     

基于二维频域光学振动相干层析的悬臂梁模态频率质量称量方法

该研究提出了基于二维频域光学振动层析(2D-FOCVT)获得悬臂梁模态频率从而实现对质量的高精度检测。在带集中质量悬臂梁固有频率计算理论和方法的基础上,对不同质量(系数)下悬臂梁前三阶频率(系数)与集中质量(系数)关系做了分析,比较了前三阶频率对集中质量变化的敏感性。利用自研发的2D-FOCVT系统实验测试了悬臂梁结构在附加集中质量下的一阶频率,对悬臂梁集中质量—一阶频率关系做了拟合,由此提出了应用一阶频率对质量变化的敏感性实现质量的检测方法。实验结果表明,自搭建的2D-FOCVT能提供纳米量级的振动位移精度,同时创新性地将2D-FOCVT结合模态分析进行附加质量块的质量称量,拓展了2D-FOCVT的应用。     

基于Poly IIR方法悬臂梁模态参数识别与研究

该文为研究某风机旋转叶片的断裂原因,利用振动试验台悬臂梁进行类似的振动分析,首先利用弹性体一维振动理论得到悬臂梁的振动数学模型。通过伯努利-欧拉梁理论计算得到悬臂梁振动微分方程,并且对悬臂梁设定与风机叶片相似的边界约束条件计算得到各阶模态参数,利用Workbench有限元仿真分析得到悬臂梁前5阶固有频率与振型,最后用基于Poly IIR算法进行悬臂梁EMA参数识别,得到悬臂梁弯曲与扭转模态频率与振型,验证仿真值、实验值的一致性,可为后续动力旋转机械叶片的设计选型以及结构优化分析提供一定的参考。     

Structured information analysis for human reliability analysis of emergency tasks in nuclear power plants

Being supported by scarce empirical data, most of the performance influencing factors in human reliability analysis (HRA) have to be assessed on the basis of the analyst's knowledge on the human performance in given tasks and their context. Therefore, the outcome of HRA may only be warranted by a proper application of their knowledge based on sufficient information about the tasks and situations. However, most of the HRA methodologies, including the newly developed ones, focus on the provision of cognitive models, error mechanisms, error types and analysis method while leaving the information collection mostly in the hands of the analyst. This paper suggests structured information analysis (SIA), which helps HRA analysts in collecting and structuring such information on tasks and contexts. The SIA consists of three parts: the scenario analysis, the goal-means analysis, and the cognitive function analysis. An expert evaluation showed that this three-part information analysis allowed more expressiveness and hence more confidence on the error prediction than ASEP HRA.     

包装纸拾取器支撑系统故障分析及再设计

针对FOCKE350S条盒商标纸拾取轮总成支撑结构拾取轮易振动、商标纸拾取不可靠、双轴易弯曲变形、直线轴承磨损快的情况,从静力学和动力学的角度分析了直线轴承磨损快的根本原因;并将原来双轴单侧支撑结构改为双轴双侧支撑,采用一端固定,一端游动的支撑方式。为保证两端的导轨平行,在游动端采用偏心套来调整轴承的高度。改进后拾取可靠,轴承的受力状况也得到改善,提高了拾取轮总成运动的稳定性。     

数学软件的数据分析功能在数学建模中的应用

数据分析方法是数学建模中常用的方法，面对大量数据的各种处理，要涉及许多多元统计分析知识，是数学建模的难点。许多数学软件都提供了强大的数据处理功能，将其引入数学建模的教学中，能大大提高学生分析处理数据的能力。本文通过用数学软件的聚类分析与时间序列分析功能建立中原城市群的谱系聚类模型与货运公司申请批复的时间序列模型两个实例，说明数学软件的数据分析功能在数学建模中的应用。     

Thermal-fluid and electromagnetic coupling analysis and test of a traction motor for electric vehicles

This paper proposes a multi-phasic coupling analysis and test of a 50 kW traction motor for electric vehicles. The temperature-dependent properties of the electrical and magnetic materials of the interior permanent magnet traction motor are not negligible over a wide operation range of the vehicle. The heat produced by the electromagnetic power loss changes the motor’s properties, and in turn the motor performance changes to produce a different power loss. This two-way coupled electromagnetic and thermal-fluid analysis of the torque and speed curve and the transient thermal response at a rated operation point are simulated and compared with the traditional one-way coupling analysis. The simulation results are also compared with and proved by experiments on a prototype motor. The experimental results show that it is critical and necessary to predict the motor performance by means of the proposed two-way coupling analysis that provides more accurate information than the traditional one-way coupling analysis.     

Weibull probability paper used on highly stressed bimodal components

Under high stress conditions the ‘freak’ and ‘strong’ subpopulations lie very close to each other on the time scale. It is easy to ‘read’ such a time-to-failure distribution as unimodal, especially when probability paper is used. This paper puts forward Parzen'sestimator of the probability density function as a very useful method of indicating the ‘freak’ subpopulation.     

在调整经济结构中合理地设岗配人

为利于当前各企业调整经济结构，合理地定岗定员，减人增效，搞活企业提供依据，介绍了作业分析和价值分析两种办法，使岗位、作业和定员定编，适应市场经济机制。通过测评人的素质和技能，达到人与岗位优化结合。     

ACOLISSA: a powerful set-up for ion beam analysis of surfaces and multilayer structures

The experimental set-up for analysis of the charge of light ions scattered from surface atoms (ACOLISSA) is described in the following paper. ACOLISSA is used for determination of flight times of low-energy ions. It permits time-of-flight low energy ion scattering spectra of all scattered projectiles (TOF-LEIS-AP) as well as charge separated (TOF-LEIS-CS) spectra to be recorded. The evaluation of TOF-LEIS-AP spectra allows subsurface layers of the target to be studied. The analysis of TOF-LEIS-CS spectra together with ions only spectra (TOF-LEIS-IO) is used for investigation of the neutralization behaviour of projectiles at the outermost atomic layer. The performance of the set-up is described and, as an example, spectra are shown for a polycrystalline Cu target and a 7 Å Cu layer deposited on top of an alumina substrate.     

DAS-1动态信号分析与故障诊断系统

DAS-1动态信号分析与故障诊断系统是我们在借鉴消化吸收引进技术的基础上,对1989年推出的“CDMS 信号处理、故障诊断及振动分析系统”做大规模改进而研制成功的新一代彩色汉化系统。本文着重介绍了系统的功能和设计思想;并且从彩色汉字显示和窗口技术,多通带带通数字滤波器的设计和实现,带数字抗混滤波的离线回放分析功能,提高软件FFT 和谱分析速度和精度的方法,高精度的时间和转速测量新技术,快速转速跟踪滤波方法,三维谱阵的光标显示技术和高速模态动画显示等八个方面论述了其技术特点。     

一种检测低信噪比响应信号的广义维纳滤波方法

根据所测动态响应信号拟合系统模型时,一个重要的问题是:在低信噪比的情况下如何提高系统参数的估计精度。采用线性平均方法能适当提高信噪比,但在一般试验条件下,据此所获得的部分系统参数仍具有较大的误差。本文采用了时域广义维纳滤波方法对测取的动态信号进行预处理,以尽可能少的激励次数,从较高的背底噪声中检测出真实信号。文中还说明了适用于工程系统测试中噪声功率估计的滤波器分组方法。以悬臂梁的模态测试及分析为例,检验了该方法的有效性。试验表明,作振型分析时,因测点信号信噪比低而导致数据误差大的问题得以解决,这对实验模态分析是具有重要意义的。所完成的计算机-FFT 谱分析器信号预处理程序有很大的实用价值。