压电双晶片谐响应有限元模拟分析

利用ANSYS软件对压电双晶片进行谐响应模拟分析,得到压电双晶片的谐振频率为36000Hz,谐振振幅为0.512×10-5m.通过正交实验,分析比较出影响压电双晶片谐振频率及振幅的主要因素,得出了压电双晶片尺寸的优化组合,压电片尺寸参数为:20mm×6mm ×0.4mnm,基片尺寸为20mm×6mm×4mm.     

Hybrid process of fabricating high-quality micro wine-glass fused silica resonators

A new hybrid method, which combines improved glass-blown technology with wet etching, is reported to fabricate micro wine-glass resonators with high-quality fused silica. The optimum placement is compared to achieve the resonators with good shell shape. The typical shell diameter is about 4mm and its thickness covers from dozens to hundreds of micrometers. The etching rates in corrosion solutions with different ratios and at different thicknesses of hemispherical shells are studied. We also conclude how to precisely control the thickness. The corrosion solutions with different ratios of HF solution to NH₄F solution make the spherical shells rougher in different degrees. The best roughness is 0.581 nm in the 1: 8 ratio corrosion solution while the original roughness is 0.537 nm. This fact shows that the resonator remains atomically smooth surface. Based on the glassblowing spherical fused silica structure, the thickness of the resonator is effectively controlled by buffered oxide etch (BOE) technology according to the measured etching rate. The measured resonant frequency of the hemispherical shell at ambient pressure and room temperature is 1.75 kHz of rocking mode which is close to the simulated frequency. Using such a low-cost hybrid approach, we can fabricate high-quality microscale resonators in batch.     

路面典型局部变形激励下的振动舒适性评价

为研究沥青路面局部变形对行驶质量的影响,对路面养护管理中常见的错台型、双断面型和曲面型3类局部变形激励下的振动舒适性进行了评价.首先,建立了局部变形的纵断面简化模型,并基于1/4车理论推导出路面局部变形激励下的人体竖向加速度时域表达式;其次,设计频率加权滤波器对竖向加速度进行滤波,得到瞬时频率加权加速度,从而求解出不同...     

基于二系垂向作动器与压电作动器的动车组车体振动控制

为了减小高速动车组车体刚性与弹性振动, 提出了一种基于二系垂向作动器与车体压电作动器的高速动车组车体振动主动控制方法; 基于某型高速动车组, 设计了一种在车辆二系安装垂向作动器, 在车体底架布置压电作动器, 运用H_∞鲁棒最优控制器进行车辆协调控制的主动减振方法; 建立了基于车辆动力学参数的刚柔耦合减振力学模型, 采用H₂及H_∞准则优化压电作动器与压电传感器布置位置, 运用鲁棒最优控制方法设计了H_∞反馈控制器; 利用MATLAB仿真了减振装置与主动控制方法对车辆动力学性能的影响, 比较了被动悬挂车辆、仅安装二系垂向作动器车辆与采用主动控制车辆的动力学性能差异。研究结果表明: 压电作动器与压电传感器布置在距车体左端距离为7.15、12.25、17.35m处车体一阶及二阶弹性模态归一化H₂及H_∞范数最大, 可以作为压电作动器与传感器的布置位置; 基于二系垂向作动器与车体压电作动器的鲁棒最优控制方法能够有效地抑制车体的振动, 一阶垂弯振动频率处车体中部和转向架上方的加速度功率谱分别减小为被动悬挂车辆的5%、10%;速度越大, 振动加速度抑制效果越明显, 当车辆的运行速度为200km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小10%, 当车辆的运行速度为350km·h-1时, 车体振动加速度均方根减小18%;相对于被动悬挂, 二系垂向作动器输出力功率谱在车体浮沉与点头振动频率处的量级为106 N2·Hz-1, 对车体刚性振动有较大抑制作用, 压电作动器电压功率谱在车体一阶垂弯振动频率处达到峰值4 000V2·Hz-1, 对车体弹性振动有较大抑制作用。      

基于模糊自整定PID的原点反共振振动筛振幅控制

针对原点反共振振动筛在反共振点附近工作时振幅不稳定的问题,应用模糊自整定PID控制策略对其振动系统进行了控制。设计了模糊自整定PID控制器的结构,确定了隶属函数和模糊规则,给出了反模糊化方法。仿真研究结果表明,原点反共振振动筛的振幅得到了很好的控制。     

基于本征模函数的高速磁浮线路不平顺检测

为了评估磁浮线路的不平顺程度,对实测加速度信号进行分析,发现导向系统纵向振动加速度信号对磁浮线路不平顺长波最敏感.通过对导向系统纵向振动加速度信号进行Hilbert-Huang变换,提取对应长波频率的本征模函数,求得频率族的包络瞬时幅值和瞬时频率,提取了不平顺长波.用该方法分析磁浮列车以430 km/h运行时的实测数据,得到的磁浮线路长波不平顺信号与采用大地测量法测得的结果一致.     

低频域多模态制振轨道板设计

针对城市轨道交通引起的低频环境振动现象,基于扩展定点理论、模态分析、有限单元法和车辆-轨道耦合动力学理论,研究了低频域多模态制振轨道板的设计方法,建立了车辆-被动式动力减振浮置板轨道耦合动力学模型.研究结果表明:多模态制振浮置板在10~20 Hz范围内的加速度振动级明显减小,有效抑制了常规浮置板因共振放大低频振动的现象;附加动力吸振器质量比越大,浮置板振动加速度插入损失也越大,当控制1阶和2阶模态的动力吸振器质量比为0.2时,最大插入损失达15 dB;多模态制振浮置板对轮对振动的抑制作用较弱,对构架的振动几乎没有影响.      

车载行驶安全监控系统的横向振动误差修正

车载行驶安全监控系统利用CCD图像传感器获取图像．车辆运行过程中由于横向振动等诸多原因容易造成图像模糊,严重影响后续对驾驶员工作状况的检测。基于系统图像数据模型及图像数据采集手段,运用数学模型与傅立叶变换相结合的方法解决由于车辆横向振动造成的图像无法准确判别的问题,经实验结果证明,能够清除横向振动干扰而获得良好的图像,以此有效地监控驾驶员的工作状态并适时作出危险预警。     

基于Copula函数的高速列车转向架故障特征提取

为了实时监测高速列车转向架关键部件的工作状态,提出了一种基于Copula函数的特征提取方法.以某型高速列车转向架正常、抗蛇形减振器失效、空气弹簧失效、横向减振器失效4种工况的振动信号为研究对象,将信号进行聚合经验模态分解,针对得到的本征模态函数,使用Gaussian Copula函数构建它们的联合概率密度函数.提取边缘分布的Kullback-Leibler Distance值,及联合概率密度函数的均值和方差作为特征,采用支持向量机进行识别.实验结果表明,在200 km/h速度下,故障平均识别率在95%以上,表明了该特征提取方法的有效性.      

基于EKF的自动泊车系统位姿估计算法设计

利用车辆2个后轮轮速信号和方向盘转角信号,基于扩展卡尔曼滤波技术设计一种车辆位姿估计算法,并在veDYNA中仿真试验。仿真结果表明,算法的估计精度比较理想,可满足泊车系统对自身车辆定位的需求。以定位精度2 cm（1σ）的GPS信号为参考,实车试验结果表明,位置估计误差控制在3%以内,此精度的估计结果可以为泊车系统提供车辆定位信息,为增强泊车安全性奠定基础。     

车载VCD的结构原理与检修

车载VCD是汽车视听系统的重要组成部分,是移动影院的视频信号源。VCD与导航系统兼容,采用避振技术缓冲行车中的振动。分析车载VCD的组成和工作原理,论述车载VCD的检修流程及具体检修方法。     

基于改进EEMD和WVD联合时频分析的车轮多边形状态识别方法

为了准确识别高速列车车轮多边形状态以及磨耗幅值,提出了一种改进的聚合经验模态分解(EEMD)与魏格纳-威尔分布(WVD)相结合的随机振动信号联合时频分析方法;利用相关系数法和频谱分析来评估筛选轴箱振动加速度信号经EEMD分解后的变量,然后进行WVD计算,在保持WVD高时频分辨率的同时可有效抑制交叉干扰项;应用该方法分析了周期性车轮多边形磨耗与现场实测随机车轮多边形磨耗引起的轴箱振动加速度信号。研究结果表明:利用EEMD-WVD二维时频谱的主频率可识别车轮多边形状态,利用EEMD-WVD三维时频能量谱的能量幅值分布可评估车轮多边形磨耗幅值,最大误差为0.3%;将改进EEMD和WVD联合时频分析方法的识别结果与短时傅里叶变换、小波分解、WVD传统时频分析方法进行对比,表明此方法应用时无需改变任何参数,自适应强,保留了WVD高时频分辨率的特点,而且可有效抑制EEMD产生的模态混叠现象和WVD产生的交叉干扰项,验证了所提出联合时频分析方法的有效性及其优势,为高速动车组车轮多边形识别和评估提供了新的技术途径。      

Parametric vibration and vibration reduction of cables in cable-stayed space latticed structure

Mechanical model and vibration equation of a cable in cable-stayed sparse latticed structure (CSLS) under external axial excitation were founded. Determination of the mass lumps and natural frequencies supplied by the space latticed structure (SLS) was analyzed. Multiple scales method (MSM) was introduced to analyze the characteristics of cable's parametric vibration, and the precise time-integration method (PTIM) was used to solve vibration equation. The vibration behavior of a cable is closely relative to the frequency ratio of the cable and SLS. The cable's parametric vibration caused by the external axial excitation easily occurs if the frequency ratio of the cable and SLS is in a certain range, and the cable's vibration amplitude varies greatly even if the initial disturbance supplied by SLS changes a little. Furthermore, the mechanical model and vibration equation of the composite cable system consisting of main cables and assistant cables were studied. The parametric analysis such as the pre-tension level and arrangement of the assistant cables was carried out. Due to the assistant cables, the single-cable vibration mode can be transferred to the global vibration mode, and the stiffness and damping of the cable system are enhanced. The natural frequencies of the composite cable system with the curve line arrangement of assistant cables are higher than those with the straight-line arrangement and the former is more effective than the latter on the cable's vibration suppression.     

基于小波变换的高速列车表面脉动压力提取

高速列车表面压力测试过程中,为了克服微型压阻式气压传感器测试的脉动压力信噪比低的缺点,有效提取出脉动压力,建立了传感器输出模型;利用相关系数法确定分解层数,根据3原则计算分层阈值,提出一种小波变换阈值去噪方法.用该方法对CRH(China railway high-speed)某型动车组静态测试信号进行去噪处理;并进行200 km/h动车组表面压力测试信号脉动压力的提取,建立了脉动压力功率谱模型.研究结果表明:该方法能有效提取出列车表面脉动压力,测点处脉动压力的幅值在20 Pa范围内时刻波动,频率主要集中在0~200 Hz;建立的脉动压力功率谱模型为列车减振和降噪提供理论指导.      

反共振振动筛的动力学参数分析与优化

本文提出了一种工作在原点反共振状态的振动筛。以此振动筛动力学模型为研究对象,对振动系统的动力学参数进行了分析,得出了对振动筛工作性能有重要影响的参数,并对其进行了优化。     

State inspection for transmission lines based on independent component analysis

Monitoring transmission towers is of great importance to prevent severe thefts on them and ensure the reliability and safety of the power grid operation. Independent component analysis (ICA) is a method for finding underlying factors or components from multivariate statistical data based on dimension reduction methods, and it is applicable to extract the non-stationary signals. FastICA based on negentropy is presented to effectively extract and separate the vibration signals caused by human activity in this paper. A new method combined empirical mode decomposition (EMD) technique with the adaptive threshold method is applied to extract the vibration pulses, and suppress the interference signals. The practical tests demonstrate that the method proposed in the paper is effective in separating and extracting the vibration signals.     

大跨度连续钢桁梁振动远程监测系统建立研究

首先阐述了振动监测在桥梁结构监测中的重要意义,并以某大跨度连续钢桁梁为工程实例,采用ANSYS有限元软件建立了有限元模型,并对其进行了详细的结构分析和传感器优化布置,对振动远程监测系统的监测内容、测点布置、传感器及二次仪表的选型、信号分析处理方法等内容进行了深入研究,设计了实时触发采集和周期性采集相结合的信号采集方式,...     

反射波初至时刻判断中的信号对比法

在地表波动测试中,若不考虑上部岩层不均匀性,与发射点距离相等的测点上测得的振动信号理应吻合,而当某测点最先有节理面反射纵波传播至时,其振动信号就与其它测点振动信号发生偏离,故可通过信号对比判断出该测点处节理反射波初至时刻,该方法应用于实测信号,判断出的节理反射波初至时刻误差<1%.     

反射波初至时刻判断中的信号对比法

在地表波动测试中,若不考虑上部岩层不均匀性,与发射点距离相等的测点上测得的振动信号理应吻合,而当某测点最先有节理面反射纵波传播至时,其振动信号就与其它测点振动信号发生偏离,故可通过信号对比判断出该测点处节理反射波初至时刻,该方法应用于实测信号,判断出的节理反射波初至时刻误差<1%.     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。