线性系统的动态响应——门函数响应法的应用

当求解线性系统的零状态响应时,根据门函数响应法,首先将系统的输入量x(t)分解为一系列宽度T在连续变化的门函数的代数和。若以变换的形式来表示,也就是将输入量x(t)变换成一系列宽谱密度为x′(T)=x′(t)的门函数沿着T轴从0到t的积分路线的连续和,并可写成如下形式     

杜氏变换在信号频谱分析上的应用

杜氏变换是一种将信号从时域到门宽域的变换,用信号的宽谱密度来描述信号的特征。本文将单位门函数延拓为单位周期门函数,利用杜氏变换给出了信号由宽谱到频谱的转换公式,简化了频谱分析的计算。     

离散杜氏变换

本文将任意离散输入信号序列分解为一系列门函数脉冲序列叠加和。从而导出离散杜氏变换对;利用离散杜氏变换,给出线性离散系统零状态响应计算式,并可用以解线性差分方程;最后给出求解系统响应和差分方程计算机算法源程序,供工程计算参考。     

线性系统动态响应的数值解

本文应用门函数响应法,给出了一阶、二阶及高阶线性系统零状态响应的计算方法及计算机算法源程序,而输入信号的持续时间既可长期持续,亦可在有限时间范围内作用于系统。因此,为线性系统分析提供了有效的计算方法,可供工程计算时参考应用。     

杜氏变换在周期信号作用下系统响应求解中的应用

本文探讨了利用杜氏变换求解非正弦脚期信号在线性系统中响应的方法,提出了周期信号在线性系统中响应的稳态解和瞬态解的概念。实例计算表明,相对于周期函数响应求解中通常采用的拉氏变换方法,本方法更为简便,并有广泛的适用性。     

T形截面梁的应力与挠度计算

在初等梁理论平截面假定基础上,对宽翼缘T梁的翼缘板和腹板各附加一个广义位移函数U1(x)和U2(x),以考虑翼缘板和腹板平面内剪切变形对其纵向位移的影响。根据最小势能原理,建立宽翼缘T梁竖向弯曲的控制微分方程及边界条件。运用该方法进行一简例分析计算。结果表明,该方法对宽翼缘T梁的应力和挠度计算有很好的改进。     

Hilbert-Huang变换在桥梁振动分析中的应用

提出将Hilbert Huang 变换的信号处理方法应用于桥梁振动分析中。此方法是通过经验模态分解(EMD)将一复杂的原始数据序列分解成一组本征模函数(IMF)和一个残余项,然后再对每一个IMF进行Hil bert变换。这样所得到的信号幅度和瞬时频率都是时间的函数,即获得了幅度的频率时间分布,称为Hilbert Huang幅度谱,进而得到Hilbert边界谱。文中利用Hilbert Huang变换对南京桥有列车通过时的实测加速度响应进行了处理与分析,结果表明该方法可行、有效。     

平稳性快速算法及其在高速铁道车辆动力学分析中的运用

导出了轨道车辆基于虚拟激励原理的平稳性快速算法。当车辆系统受多点全相关随机激励时,首先基于虚拟激励法导出轨道车辆响应功率谱的简易算法,然后利用所获得的功率谱和反演技术,获得系统响应的幅值谱,由此可快速获得轨道车辆的平稳性指标。运用该算法还可以方便地分析轨道谱中单一波长对车辆运行平稳性的影响,以及定义和分析对平稳性有影响的线路敏感波长范围。以某型高速客车为例,分析了其垂向和横向的响应功率谱、平稳性指标,还利用反演技术获得了加速度的时域信号和幅值谱,最后分析了轨道谱中单一波长对车辆平稳性的影响。分析表明,运行速度越高,对平稳性影响的波长范围就越宽,线路的维护难度也越大。     

环境随机激励下高速客车的工作模态分析

根据线性系统在环境激励下各输出点响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相类似的数学表达式,得出了互相关函数理论可同多种经典时域模态分析方法(如:多参考点LSCE法)相结合进行环境激励下模态参数识别的方法。在试验台上以白噪声激励模拟环境激励,对新试制的300km/h高速铰接式试验客车进行了工作状态下的模态试验和分析,并与传统的模态识别法(FRF)进行了对比和分析。试验结果显示,二种方法对模态频率和阻尼比的识别误差分别不超过5.4%和9.9%。这表明,利用环境激励法进行系统工作状态下的模态参数识别是行之有效的,该法可推广应用于在实际线路上运行的各类车辆的模态试验和分析。     

特殊函数响应法中的三个叠加积分式间的联系

本文以特殊函数响应法中三个叠加积分式的积分变量为基本变量,导出了单位门函数响应、延时单位脉冲响应和延时单位阶跃响应间的关系式。据此建立了杜氏积分式、卷积积分式和窦阿美尔积分式间的联系,提出了三个积分式间联系的新观点。     

基于自适应变分模态分解的桥梁振动信号降噪

针对实际桥梁结构振动响应信号易受环境噪声的影响,而降噪效果较好的VMD方法存在本征模态函数分解数量难以确定的问题,提出了一种改进的变分模态分解(Variational Mode Decomposition)方法——自适应变分模态分解方法(Adaptive VMD,AVMD),实现了桥梁振动响应信号的自适应降噪。在传统VMD方法的基础上,通过结合EMD方法和主成分分析,解决了VMD方法中本征模态函数分解数量难以确定的问题,并引入多尺度小波分解技术,对受噪声污染的信号进行多尺度分解、优选与重构,进而实现复杂桥梁结构振动信号的降噪。以一座大型悬索桥为工程背景,对桥梁实测振动响应数据进行了降噪与模态参数提取。结果表明,AVMD方法解决了传统VMD方法中本征模态函数分量难以确定的问题,降噪信号所识别出的桥梁结构虚假频率比原始信号所识别出的虚假频率减少了58.82%。     

轨道不平顺信号的小波模拟方法

轨道不平顺是轮轨系统的主要激扰源,在机车车辆随机振动响应、列车动态模拟等领域应用广泛。针对三角级数法模拟轨道不平顺信号的不足,在其基础上根据小波模拟信号的基本原理,提出了一种以频带能量为标准的小波模拟方法,推导了其模拟公式。分别采用三角级数法和Daubechies(db6)小波进行轨道不平顺信号的模拟,并将其功率谱值分别与给定的目标功率谱值相比较,且对比分析了不同小波和不同分解层数对模拟结果的影响。研究结果表明:基于小波理论的模拟方法得到的轨道不平顺信号功率谱曲线,是一条连续的斜线,能与给定的目标功率谱值基本吻合,具有带宽随机波的谱特征,能够表现轨道不平顺信号的基本特性。小波函数的选取对模拟结果有一定的影响,工程应用时应优先考虑消失矩阶数高的小波函数。     

基于格林函数法的车辆—轨道垂向耦合系统随机振动分析

视钢轨为弹性欧拉梁(Euler梁),建立离散支撑弹性轨道模型,并采用格林函数法得到全频域范围内轨道上任意点处的频率响应;结合高速车辆模型,视车辆和轨道系统为线性弹簧阻尼系统,轮轨接触为线性刚性接触,采用基于虚拟激励法的轮轨接触多点激励,以真实轨道谱为输入,计算车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应,并分析不同高速轨道谱和车速对车辆—轨道垂向耦合系统随机振动的影响。结果表明:采用格林函数法可快速求解无限长离散支撑弹性轨道模型的频响特性;分析振动频率在15 Hz以上的车体及构架振动时,采用离散支撑弹性轨道模型较传统的刚性轨道模型更为准确;计算车辆—轨道垂向耦合系统的振动能量时,在15~60Hz的中频区域内,采用离散支撑弹性轨道模型得到的计算结果要高于传统的刚性轨道模型,而在高频区域内则相反;车辆—轨道垂向耦合系统的随机振动响应对轨道谱类型和车速均较为敏感。     

地铁车站结构随机振动响应分析

基于地震反应的随机非确定性,运用基于概率统计方法的随机振动理论进行结构抗震分析,考察结构的动力可靠度,是一种合理的设计方法。运用虚拟激励法对青岛地铁五四广场站进行随机振动分析,避免了传统方法计算的冗繁,得到了具有统计意义的结构动力响应。考虑x向功率谱输入时,弯矩分布较为均匀;地铁结构体型变化较大的部位剪力明显增大;柱底剪力较小,边跨柱剪力小于中跨柱底剪力。考虑y向功率谱函数输入时,沿梁轴向剪力值逐渐增大,柱底剪力明显大于x向输入时的柱底剪力,边跨柱柱底剪力大于中跨柱底剪力。所得结论为地铁站这一复杂结构形式进行基于可靠度理论的设计提供了依据,可以作为同类设计的参考指导。     

基于解析模式分解和随机减量技术的桥梁模态参数识别

大跨异型桥梁模态振型耦合严重,环境振动响应频率分布密集,直接利用随机减量技术(RDT)处理这类结构环境振动响应信号时,难以从随机减量信号中识别多模态的参数。由于解析模式分解(AMD)能有效将模态密集分布的振动信号分解为一系列单模态子信号,故结合解析模式分解和随机减量技术开展大跨异型桥梁模态参数识别研究。首先,对环境振动响应信号进行解析模式分解,获得一系列单模态子信号;然后,对每个子信号进行随机减量技术处理,提取随机减量信号,克服随机减量技术处理多模态信号的缺陷;最后,采用最小二乘法按照单自由度系统自由振动函数从随机减量信号中识别模态频率和阻尼比。通过三自由度振动系统仿真分析,研究该方法的可行性,分析随机减量技术参数对模态参数识别结果的影响。采用该方法识别了一座大跨曲线主梁人行拱桥的前4阶模态的频率和阻尼比,并与随机子空间法识别结果进行对比。结果结果表明：该方法可从多模态环境振动响应中有效识别结构的频率和阻尼比;阈值常数取1.5倍信号的均方根值、随机减量信号长度取10倍模态周期能更准确地识别固有频率和阻尼比。本文提出的方法能有效识别真实结构的模态参数,识别的前3阶竖弯模态阻尼比约0.45...     

基于VMD-HHT冲击回波法的隧道衬砌检测技术研究

研究目的:针对常规冲击回波法在进行隧道衬砌脱空检测时容易出现多重峰值、虚假频率等问题,提出以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法对原始信号进行最优化变分模态分解(VMD),然后基于希尔伯特-黄变换(HHT)计算信号的边际谱,并据此进行脱空检测分析,解决了傅里叶变换对非平稳冲击回波信号分析存在的固有缺陷,并基于仿真信号和隧道衬砌物理模型检测信号对数据处理方法进行了验证。研究结论:(1)以模糊熵和相关系数为综合目标函数的遗传算法有效实现了VMD分解参数的最优化,避免了人为设定参数所具有的偶然性;(2)VMD能够自适应地实现对冲击回波信号不同主频分量的有效分离,不存在模态混叠,因此能够有效滤除噪音信号,提高数据信噪比;(3)本文所提出的基于改进VMD-HHT的冲击回波法能够对衬砌厚度进行可靠检测,且检测结果中主频清晰明显,干扰远小于常用的傅里叶变换,不容易产生误判,有效提高了检测精度;(4)由于傅里叶变换及VMD-HHT处理方法的检测结果均存在一定的误差,因此要精确判断衬砌是否存在脱空,需结合隧道衬砌为密实情况的结果进行综合对比分析。     

高速铁路大跨矮塔斜拉桥地震主导振型识别

研究目的:为探明高速铁路矮塔斜拉桥地震响应特性,以某主跨(90+180+90) m矮塔斜拉桥为工程背景,基于理论推导及非线性有限元分析,采用平均模态应变能系数为指标,开展该桥型地震作用下主导振型识别,研究其动力特性。研究结论:(1)平均模态应变能系数能同时考虑结构及地震动特性,可作为矮塔斜拉桥振型识别指标,具有高效、精确等特点;(2)梁式体系矮塔斜拉桥在x和z方向主导振型较y方向敏感,反映出结构在这两个方向的动力效应更显著;(3)振型分解反应谱法和时程分析对比可得出,考虑主导振型组合能满足实际工程需求,桥梁主导振型识别对掌握结构地震响应特性具有重要意义,可为地震损伤分析、桥梁减隔震设计等提供依据。     

基于小波包能量谱的地铁隧道健康监测预警

基于小波包变换对环境激励下的加速度响应信号进行分析,根据加速度响应信号的能量谱提出两种健康监测的预警指标,并采取统计小波包能量谱来研究小波包能量分布的收敛性,以确定损伤识别预警的基准阈值。以武汉地铁3号线王宗区间隧道运营阶段为背景,考虑到隧道内复杂环境引起的随机噪声对加速度响应信号损伤识别敏感性具有一定影响,提出一种基于小波包变换的多阈值去噪法,基本原理即对每个小波包分解系数选取合适的阈值准则并进行降噪处理。实际工程表明:10-1Hz以下加速度响应信号的信息均得到保存,在剔除噪声的同时有效保护各频段的有用信息,可用于实际工程信号降噪过程中;随着数据段数n的增加,预警指标能量改变偏差ED与能量变化方差EV趋于稳定,可以有效判断结构损伤的全过程变化,表明通过收敛值得到的预警阈值在实际应用中具有可行性。     

《机车电传动》1987年总目录

铁路电气化铁路电气化是提高铁路综合运输能力 和实现节能的根本途径铁路电气化与现代旅客运输电力牵引与重载运输建议延长计算制动距离,提高大秦线列车 运行速度期互6 351 25214乃自,自3 354 265 35322 56 一一第十讲机车自动控制系统传递函数矩形脉冲序列的宽谱与数字控制系统的分析特殊函数响应法中的三个叠加积分式间的联系一个晶闸管三相中频恒压电源的数字控制系统离散杜氏变换在采样系统动态响应求解中 的应用阶跃旋转参考系中逆变器一三相交流电机 系统新的数学描述阶跃旋转坐标系中电机状态方程式的解一种新的模拟电路故障诊断方法…     

120km·h-1速度等级重载货运机车车钩装置载荷谱研究

通过测试得到120 km.h-1重载货运机车牵引2万t组合列车时,中部从控机车车钩装置的动应力和纵向车钩力数据,对这些数据采用雨流计数法进行统计分析,获得了机车车钩装置的载荷谱(应力谱)。对车钩装置的载荷谱分布特征进行分析,确认车钩装置的载荷谱分布特征符合威布尔分布,由此获得车钩装置载荷谱的威布尔分布函数。试验和研究获得的机车车钩装置载荷谱及其分布函数可用于大功率机车车钩装置的结构可靠性设计及相关部件的可靠性评定。