基于l_1范数最小化的水下圆柱壳振动声辐射预报

基于模态叠加理论,将圆柱壳结构在流体中的响应以真空中振动模态形式展开,通过测点振动速度和模态矩阵建立以模态参与系数为未知量的欠定方程组。利用结构中低频段振动对应的模态参与系数的稀疏特性,采用l1范数最小化法求解基于测点振动所建立的欠定方程组,得到模态参与系数,从而重构结构振动速度场,最终采用边界元法进行声辐射预报。通过单层圆柱壳振动与声辐射实验结果和预报结果进行对比,验证了该预报方法的正确性。在此基础上,研究基于布置在内壳上的测点振动速度重构双层圆柱壳体结构振动和实现辐射噪声评估的可行性,并初步研究了测点数目和位置对预报精度的影响。     

基于l_1范数最小化的水下圆柱壳振动声辐射预报北大核心CSCD

基于模态叠加理论,将圆柱壳结构在流体中的响应以真空中振动模态形式展开,通过测点振动速度和模态矩阵建立以模态参与系数为未知量的欠定方程组。利用结构中低频段振动对应的模态参与系数的稀疏特性,采用l1范数最小化法求解基于测点振动所建立的欠定方程组,得到模态参与系数,从而重构结构振动速度场,最终采用边界元法进行声辐射预报。通过单层圆柱壳振动与声辐射实验结果和预报结果进行对比,验证了该预报方法的正确性。在此基础上,研究基于布置在内壳上的测点振动速度重构双层圆柱壳体结构振动和实现辐射噪声评估的可行性,并初步研究了测点数目和位置对预报精度的影响。     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。     

MATLAB环境下ITD法识别模态参数的编程实现

本文利用MATLAB强大的数值计算功能,开发了利用ITD法进行模态参数识别的程序。目的是使得时域法进行模态参数的识别不仅仅只能够进行理论研究,同时使得时域法能够更方便地应用于工程实践。最后,对程序进行了验证。     

船舶结构动载试验的基于参考测点随机子空间法

文章提出了基于参考点的随机子空间船舶模态参数识别方法.该方法直接根据环境激励下测得的输出响应来构建Hankel矩阵,并通过QR分解技术对数据进行精简,再对投影矩阵进行奇异值分解(SVD)来剔除噪声,最后识别出结构的模态参数.它不受FFT(傅立叶变换)的影响,识别速度快,精度高.对于需快速识别船舶结构的模态参数,检测其可能存在的损伤,建立起预警及适时维修机制提供了有效手段.     

统计能量法在分析船舶结构噪声中的应用

本文利用统计能量法分析船舶结构噪声,给出了统计能量法基本公式的矩阵表达法,通过试验结果分析和比较,也给出了计算模态数、内部损耗系数和结合损耗率的可靠公式。计算箱形结构模型表明,计算结果与试验结果相当吻合,从而证实统计能量法是预报结构噪声的有效方法。     

基于有限测点的单层圆柱壳辐射声功率计算

文章从结构振动模态与声辐射模态的概念出发,研究了两端简支单层圆柱壳振动模态与声辐射模态的耦合关系。在此基础上,利用模态扩展构造一个模态滤波矩阵,从有限个结构测点测量数据中得到结构的声辐射模态参与系数,进而计算结构的辐射声功率;并利用矩阵条件数对结构测点布置数目与位置进行了研究。数值算例表明:这种测点布置方法与结构辐射声功率的计算方法是可行的,这为该领域的理论分析和工程应用提供了一定的参考。     

小波变换下舰船噪声信号识别方法

考虑到舰船在海上航行过程中受到海上多种环境因素的干扰,降低了舰船噪声信号的识别性能,为此提出小波变换下舰船噪声信号识别方法研究。基于小波变换原理,对舰船噪声信号进行分解,得到分解后的特征分量,为了消除声呐距离的影响,引入归一化处理方式,提取出舰船噪声信号特征。根据舰船噪声信号的识别形式,计算了舰船噪声信号样本周围的紧密度。基于舰船噪声信号样本的分布情况,设计了舰船噪声信号的识别流程,实现了舰船噪声信号的识别。实验结果表明,小波变换下舰船噪声信号识别方法不仅可以提高舰船噪声信号的识别率,还可以加快识别速度,从而提高了舰船噪声信号的识别能力。     

L型输流弯管自由模态分析

给出了直管在轴向和横向振动的传递矩阵,给出弯曲管道离散模型的节点传递矩阵,推导了在直管与弯管过渡区域的无因次化矩阵.分别计算了末端自由和固定2种边界条件下的输流弯曲管道模态,并与有限元方法计算结果相比较.结果表明,传递矩阵法能有效计算输流管道系统模态,同时流固耦合作用对输流管路模态影响较大,计算时不容忽视.     

舰船水下辐射噪声非线性特性研究

以相空间重构理论为基础，利用延时法对水下噪声时间序列信号进行了相空间重构；在重构的相空间中分析了舰船辐射噪声的非线性特性，利用相似序列重复度这一参数，绘制了舰船辐射噪声RPT曲线并分析了其非线性特性；通过对实测数据的计算表明，在重构相空间中辐射噪声具有不同于高斯白噪声和确定性信号的几何特性，不同类型目标具有可分性，能为水声目标识别提供一种新的思路。     

一种识别声源噪声辐射区域的方法

针对大型结构体的声辐射问题,提出了一种利用声辐射模态识别声源表面的噪声辐射区域的方法。分析了各阶声辐射模态对声源的辐射声功率的贡献量,找出了对远场辐射声功率贡献最大的几个主要的声辐射模态,然后利用这几个主要的声辐射模态重建声源表面法向振速,通过声源表面法向振速的重建结果实现了声源表面噪声辐射区域的识别。通过对平板声源在几种不同频率下的噪声辐射区域的仿真分析验证了文中方法的正确性。该文方法对于确定特定频率下声源表面的噪声辐射区域,从而进一步进行辐射噪声控制具有积极的意义。     

环境激励下自升式海洋平台损伤诊断

为探究适用于海洋平台结构的有效损伤诊断方法,针对某自升式平台的比例模型开展环境激励下损伤诊断试验研究。分别采用频域法中的增强频域分解法和时域法中的随机子空间法处理测试数据,提取前三阶的固有频率、振型和阻尼比等模态参数,并结合频率和振型识别结果计算节点柔度矩阵。通过分析平台模型模态参数和节点柔度矩阵的变化率,识别预先设置的结构损伤。试验结果表明,两种模态识别方法均能有效识别环境激励下的平台模型模态参数,其中利用固有频率变化率能够有效判断结构是否产生损伤,利用振型和柔度矩阵的变化率能够实现损伤的准确定位。     

基于全相位时移相位差的船模试验信号频谱分析方法研究

相位信息是船舶水动力特性的重要方面之一。为了高精度识别船模试验测量信号中的频率成分属性,文章对测量信号作分离和延时处理,将全相位时移相位差法应用于动态信号的处理分析之中。通过仿真信号分析表明,该方法具有良好的抑制频谱泄漏性能和相位分析能力,且谐波分析能力强、抗噪性能好,在信噪比大于10 dB的噪声环境下参数识别的精度仍较高。对两船近距航行模型试验,应用该方法对全拘束船模的垂荡力和艏摇力矩信号开展了频谱分析,分析得到的一阶波浪力幅值及相位差表现出较好的规律性。     

基于经验模式分解的滤波去噪算法

经验模式分解法被认为是非线性、非平稳数据处理方法的新进展.其最大优点是根据信号本身的特性自适应地产生合适的模态函数,这些模态函数能很好地反映信号在任何时间局部的频率特征,克服了小波变换中要选取合适小波基的困难.基于经验模式分解的分解特性,本文提出了一种新的阈值去噪方法,通过事先建立的经验阈值,根据自适应方法对噪声进行去除,然后对去除的噪声进行随机采样后加入到去噪信号中重新滤波,通过反复滤波迭代进行噪声的去除.实验结果证明了本方法与小波相比具有自身独特的优势.     

多元结构损伤识别的曲率模态分析及数值仿真

应用改进的曲率模态分析方法对具有多处结构损伤的简支梁结构进行了损伤识别,通过数值计算得到了简支梁的曲率模态,由此结果可以确定出损伤单元及位置.由于曲率模态法对结构损伤的识别不敏感,所以文中提出了曲率模态差这一新的概念,思想是通过对曲率模态差的突变研究来判定损伤结构中损伤单元的位置.通过算例分析,其识别效果明显优于曲率模态法.     

混沌方法在舰船辐射噪声分析中的应用研究

为了检测舰船辐射噪声中的非线性特征,本文采用混沌、分形理论从信号产生的机理、相空间轨迹、分形维数和Lyapunov指数等4个方面着重研究了舰船辐射噪声的混沌现象.研究结果表明舰船辐射噪声信号中确实存在混沌现象,且不同类别的信号具有不同的非线性特征,该结果将为水声信号处理、水下目标检测和识别提供新的理论方法.     

船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究

由于船舶行驶过程中产生的噪声会掩盖机舱设备信号,使工作人员的信号监测难度增加,为此提出船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究。寻找噪声来源,提取噪声特征,计算得出噪声序列,分析噪声线谱,调制包络谱以及连续谱三者间的相关性,利用Ansys软件,建立船舶机舱的缩比模型,获得振动模态点。采用自适应滤波器,将噪声相互消减,实现自适应消噪,完成船舶行驶过程机舱自适应消噪算法研究。设计仿真对照实验,检测研究结果,利用计算机程序,模拟实际应用过程。实验结果表明,采用所提出算法能够有效控制信噪比曲线,使其波动保持在稳定范围,减小了混在设备信号当中的噪声,与常规算法相比,对噪声的控制效果更好。     

混沌方法在舰船辐射噪声分析中的应用研究

为了检测舰船辐射噪声中的非线性特征，本文采用混沌、分形理论从信号产生的机理、相空间轨迹、分形维数和Lyapunov指数等4个方面着重研究了舰船辐射噪声的混沌现象。研究结果表明舰船辐射噪声信号中确实存在混沌现象，且不同类别的信号具有不同的非线性特征，该结果将为水声信号处理、水下目标检测和识别提供新的理论方法。     

无线局域网的舰船异常数据通信识别系统设计

受到局域网异常数据掺杂噪声的影响,传统无线局域网异常通信识别系统,无法有效识别噪声干扰下的异常通信数据特征,影响系统对故障点的分析计算,降低系统识别灵敏度。针对此问题,提出无线局域网的舰船异常数据通信识别系统设计。首先,优化无线局域网异常数据识别硬件,建立信号数据分离交互框架,为软件算法的噪声分离提供计算平台;接着,引入异常数据特征噪声分离算法,滤除异常数据特征量中的噪声;然后,优化网络识别器,提升对异常数据特征的感知系数,提升识别灵敏度。最后,通过与传统异常数据识别系统的对比实验,证明设计系统的有效性。     

基于矩阵组合方法的弹性约束边界下多支撑轴系横向自由振动分析

采用MAM推导中间支撑、集中质量点以及左右弹性约束边界的系数矩阵;应用MAM对整个振动系统的系数矩阵进行组装;通过所得到整体矩阵的行列式为零而确定出系统固有频率,将对应固有频率所确定的积分常数代入位移方程从而获得该频率下结构模态分布.通过数值仿真分析,验证方法的正确性,在此基础上,分析研究线位移弹簧和扭转弹簧刚度对自由振动特性的影响.