一种新的时域动态载荷识别方法

为了准确地识别未知载荷和降低测量噪声对识别结果的影响,基于动态规划方法和Bellman最优化原理,提出了新的时域动态载荷识别方法.从系统的状态空间方程出发,利用最小二乘法建立了系统响应的实际测量值与识别值之间的目标函数,同时引入Newmark积分,得到了基于系统位移、速度和加速度响应的系统离散运动方程;将动态规划方法和Bellman最优化原理应用于目标函数的最小化,推导了动态优化载荷识别公式.通过数值算例对文中方法进行了验证,结果表明:该方法对动态载荷识别适应性强,在测量响应含有10%噪声干扰下,误差均低于25%.      

传递路径分析法在主振源识别中的应用

针对某轻型客车车内振动剧烈的问题,采用传递路径分析法识别车内振动的主要振源。通过激励源分析和适当简化,建立整车振动传递路径模型。通过实车道路试验和室内锤击法试验获取工况数据和传递函数,确定车辆振动的典型工况。利用Test. Lab中的TPA模块分析典型工况的振动加速度,得到对振动影响较大的主要振源,对比分析主要振源处的载荷及主要振源到响应点处的传递函数。分析结果表明,响应点处振动剧烈的原因是由激励源处载荷较大所致。     

多支点处不同冲击作用下的舰船推进轴系冲击计算及分析

为分析舰船推进轴系在多支承轴承处不同冲击作用下的冲击响应,采用有限元法和大质量法建立相应的计算模型(多支点不同激励).通过数值计算,分析了多支点不同激励下推进轴系冲击响应特征及与多支点相同激励下响应结果的差异.结果表明,多支点不同激励下推进轴系的冲击响应基本介于最大和最小多支点相同激励下的结果之间,有些位置处的响应结果最大误差高达30％以上.因此,若要较准确地预估推进轴系的冲击响应,应考虑各轴承处冲击载荷不同的影响.为简便起见,工程设计中可用各轴承处最大冲击载荷作为激励,用多支点相同激励模型分析轴系的冲击响应,但计算结果偏保守.     

基于随机激励响应的参数识别相关函数法

以桥梁节段模型风洞试验为工程背景,建立桥梁节段模型的竖向和扭转耦合振动微分方程.风荷载对桥梁的作用可以考虑为气弹阻尼力、气弹刚度以及高斯随机激励力;利用随机振动理论,推导了随机激励下两自由度振动响应的相关函数方程,利用最小二乘法构造参数识别方程.提出了基于随机激励响应的参数识别相关函数法,并用数值模拟方法验证了该方法的有效性,最后将该方法应用于识别风洞试验系统中的刚度矩阵和阻尼矩阵.研究结果表明:在低风速条件下,方法所得结果与自由振动时域识别法获得的结果接近.     

基于神经网络方法的柴油机气缸压力识别

分析了柴油机气缸盖系统激励和响应信号的非线性特性,阐述了基于BP神经网络的柴油机气缸压力识别方法.对测试的振动响应信号进行时域统计平均和低通滤波后,训练BP神经网络,利用自适应梯度下降算法,自适应调节学习速率,提高网络精度,识别柴油机气缸压力.结果表明,恢复出来的缸内压力信号和实测信号十分接近,该方法对柴油机的实时在线控制、监测和故障诊断有重要的应用价值.     

钢管混凝土拱桥的多维平稳随机地震响应

用随机振动理论，对钢管混凝土拱桥的多维地震响应的计算方法和响应特性进行了研究．提出了多维激励作用下的虚拟激励法，采用该方法分析了钢管混凝土拱桥在多维激励作用下的平稳随机响应特性，并探讨了主拱横撑刚度对结构响应特性的影响．结果表明，多维激励作用下的虚拟激励法与传统的随机振动理论具有相同的计算精度，但速度要快得多；横向激励和竖向激励对拱肋内力的影响较大，拱肋内力响应有随横撑剐度增大而增大的趋势。     

基于损伤性能函数的桥梁结构损伤识别

以梁板桥为研究对象,分别建立完好和带裂缝板的有限元模型,计算出随机行车激励的多种移动载荷工况下控制点的加速度时程响应。对加速度时程进行时域内微元分段,开展频谱分析得到频谱图,形成以概率统计算法处理具有不确定性的损伤识别问题的方法。基于板损伤后固有频率降低的概率意义和各个工况下指征频率的统计特征,构建板损伤识别的性能函数。用损伤性能函数表达结构损伤状态,计算不同结构损伤状态的概率。计算结果与结构开裂及裂纹延伸发展趋势一致。     

基于模态分析法的结构动载荷识别研究

分析了基于模态分析法的动载荷识别时域方法,应用薄板实例进行了验证,结果表明该方法具有较高精度,并对该方法在转向架结构应用中的一些问题进行了探讨。     

由桥梁动力响应识别过桥汽车参数的灵敏度方法

为了识别通过桥梁汽车的参数,提出了在灵敏度分析的基础上由简支梁桥动力响应识别过桥汽车参数的方法。将汽车抽象为两自由度五参数模型,用有限元方法计算桥梁的动力响应。从对未知参数的猜测值开始,由测试或模拟计算的动力响应用最小二乘法和规则化技巧识别过桥汽车参数,用邻近两次识别参数的百分相对误差(RPE)控制迭代过程的终止。由数值模拟结果可知,识别得到的汽车参数是令人满意的,其中质量的识别精度最高,表明该方法识别过桥汽车参数可行。     

运行模态分析技术在桥梁状态评估中的应用

在输出功率谱的基础上建立了桥梁运行模态分析方法——频域分解法。该方法利用来往车辆激励的响应测量数据,进行无偏功率谱分析,然后对响应谱矩阵进行奇异值分解来识别桥梁的模态参数。该方法保留了传统频域法快速简便的特点,还可以解决传统频域法不能识别近频和重频模态的问题。通过实桥测试,证明该方法可用于桥梁承载力和使用状况评估。     

移动载荷识别的B-样条函数逼近法

基于欧拉梁振动理论及最小二乘法，提出了利用B－样条函数逼近法识别桥上移动荷载。通过B－样条函数拟合桥梁挠度识别桥梁模态响应，由梁的模态方程和最小二乘法识别桥上移动载荷。并进行了计算机仿真，获得了令人满意的效果。该方法具有很强的实用性和抗噪声干扰能力。     

载荷识别中振动响应的简易获取

动态载荷时域识别法需要同时测得振动系统的加速度、速度和位移的稳态响应信号，给实用带来不便。本文提出的数值积分方法可以从速度计中同时得到这３种振动信号，并用算例验证了这种方法的可行性。     

基于台架仿真模型的高速列车齿轮箱轴承动载荷获取方法

为获取高速列车齿轮箱轴承在服役振动环境下的动载荷，由动力学软件SIMPACK建立了某型高速列车齿轮箱台架仿真模型；基于谱修正的多点相干随机振动控制算法，通过虚拟激振器施加纵向、横向、垂向的轴箱实测加速度功率谱，再现了齿轮箱受到的多点相干线路激励；通过台架仿真模型获取了齿轮箱输入轴电机侧圆柱滚子轴承在服役振动环境下的轴承径向载荷、轴承中心轨迹和滚子与外圈滚道接触载荷。研究结果表明:通过谱修正控制算法，在优化速度指数为0.3，进行10次迭代后，轴箱的仿真与实测加速度功率谱相对误差趋于稳定，最大相对误差小于10%；不同的电机输入扭矩下，有无线路激励齿轮箱轴承动载荷表明，电机输入扭矩决定了齿轮箱轴承动载荷均值，而线路激励是齿轮箱轴承动载荷波动的主要原因；频谱分析显示，线路激励增大了轴承径向载荷在中低频带与齿轮啮合频率处的能量；同时线路激励增大了滚子与外圈滚道接触载荷，但是接触载荷的接触区和均值无明显变化；当无线路激励时，轴承中心轨迹沿齿轮的压力角振动，与垂直轴夹角为26°；线路激励使轴承中心轨迹波动范围更大、更随机，在方向上没有明显特征。可见，电机输入扭矩和线路激励是高速列车齿轮箱轴承动载荷的主要来源，台架仿真模型可为高速列车齿轮箱轴承动响应评估和载荷谱建立提供有价值的参考。      

多分量多点平稳随机地震响应的快速算法

为了解决多分量多点激励作用下大跨度桥梁平稳随机响应的计算问题,在单分量虚拟激励法的基础上,提出了多分量多点地震激励下计算大跨度桥梁平稳随机响应的虚拟激励法.理论证明,该法具有与经典随机振动理论精确解相同的精度,而计算速度比经典随机振动理论快10倍,且可方便地计入行波效应或部分相干效应.     

随机共振与响应灵敏度相结合的结构损伤检测方法

为了解决强噪声背景环境下的结构损伤识别问题,提出了一种基于非线性降噪和损伤定位相结合的两步法.第一步将结构的激励响应和背景噪声通过非线性随机共振系统进行处理,降低背景噪声的干扰以突出响应;第二步将结构的局部微小损伤模拟为单元弹性模量的减少,求得响应信息对单元弹性模量的灵敏度,据此对结构单元弹性模量进行修正,从而实现结构损伤的定位.数值算例表明,该方法在50%噪声水平环境下,能较好地实现损伤定位,单一损伤识别误差率不超过0.2%,多损伤识别的误差率不超过0.5%.      

高速列车转向架构架载荷识别与分布特性

以某型高速列车转向架构架为对象, 研究了高速列车转向架构架载荷识别与分布特性; 分析了基于动应力响应识别构架载荷的原理并基于截断奇异值法对构架载荷进行了反推识别, 采用核密度估计法对构架载荷极值分布特性进行了分析, 基于3σ准则获得了不同出现概率下的构架载荷极值区间, 利用雨流计数法编制了构架载荷的二维载荷谱并基于Goodman方程将二维载荷谱等效转换为一维载荷谱, 基于一维载荷谱分析了各载荷系载荷的累积频次分布规律。研究结果表明: 对于本文研究对象而言, 当截断数目为1时, 载荷识别结果的相对误差最小; 载荷极小值与载荷极大值的概率密度分布整体相对于坐标系的纵坐标轴对称, 涵盖载荷范围越大的载荷系, 其概率密度的极值越低; 齿轮箱载荷系极大值与极小值涵盖的载荷范围最大, 最大载荷达到25 kN, 制动载荷系、侧滚载荷系与横向载荷系次之, 最大载荷达到了15 kN, 浮沉载荷系的最大载荷约为5 kN, 扭转载荷系极值涵盖的范围最小, 最大极值约为3 kN; 随着出现概率的增大, 各载荷系极值区间也逐渐变大; 各载荷系的二维载荷谱均有明显的载荷频次极值, 各载荷系的载荷频次极值均出现在低幅值区域; 对于二维载荷谱等效后的一维载荷谱累积频次分布, 各载荷系总累积频次相当, 齿轮箱载荷系的最大载荷幅值明显大于其他载荷系, 其他载荷系的最大载荷幅值由大到小依次为侧滚载荷系、制动载荷系、浮沉载荷系、横向载荷系和扭转载荷系。      

识别桥梁模态参数时域法的仿真研究

根据土木结构环境振动的特点和ＩＴＤ法及随机减量技术的优点，建议用ＩＴＤ法或随机减量技术结合ＩＴＤ法由结构环境振动响应数据识别其模态参数，并用计算机仿真技术，讨论了使用ＩＴＤ法和随机减量技术时应注意的一些问题，对桥墩和一些斜拉桥进行了仿真识别，结果表明，用这种方法由土木结构的环境振动响应识别其模态参数是可行的，并具有测试方便，数据处理简单，精度较高，识别结果较多的优点。     

交流电力机车传动系统启动过程动力响应分析

随着机车速度的提高,对机车传动系统的动力性能要求越来越高.对200km/h交流电力机车传动系统在启动过程中的强迫动力响应进行了分析,建立了驱动装置的计算模型,通过振型叠加法,得到传动系统的强迫扭转动力响应.计算了在给定激励下的动载荷放大系数,并分析了激励函数及阻尼对动力响应结果的影响.     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.     

结构随机振动有限元/边界元法声学数值仿真

建立了结构振动的有限元模型和声学分析的边界元模型,基于边界元法推导了声学响应函数的计算公式,利用声学响应函数和激励谱密度推导了设计域点响应声压的自谱密度函数.以平板稳态振动声辐射为研究算例,计算了1~200 Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励的声学响应.理论推导和实例结果表明,基于边界元法的声学响应函数可有效的求解随机声场.