基于OKID的损耗因子辨识方法研究
提出了利用观测器/卡尔曼滤波辨识(OK ID)方法辨识系统的最小阶功率流模型。首先直接由测量的输入功率和能量的时域数据辨识功率流系统的M arkov参数,然后利用特征系统实现算法得到功率流模型的最小实现。同时对统计能量分析模型修正方法进行了改进,将初始模型子系统间的耦合信息作为附加约束条件,并根据约束最优化思想寻求初始损耗因子相对误差矩阵的最小范数解,进一步可得到辨识的损耗因子参数。通过5子系统结构的实例仿真分析,验证了OK ID功率流模型辨识方法可行并具有很好的抗噪性能;与传统SEA模型修正算法相比,改进方法对初始SEA模型有更好的适应性,修正参数更好地保持了物理意义。研究的辨识方法可有效提高内损耗因子和耦合损耗因子的实验辨识精度,扩展实验SEA参数识别的工程应用范围。
部分覆盖PCLD圆柱壳振动分析的新矩阵方法
基于线弹性薄壳理论和线粘弹性理论,考虑被动约束层阻尼(PCLD)的剪切耗能以及层间的相互作用,首次导出了适用于最一般情况的环状覆盖PCLD圆柱层合壳在谐激励作用下的整合一阶常微分矩阵方程,它的12个状态变量具有明确的物理意义,而且由层合壳完整的位移量和内力量组成,应用范围很广。通过将该模型和齐次扩容精细积分法结合构建了一种高效率和高精度的半解析半数值方法,并与解析解结果进行了对比,验证了该方法的正确性和有效性,借此还分析了PCLD覆盖率和覆盖位置对频率响应函数的影响。
作大范围运动矩形薄板的建模理论和有限元离散方法
研究了作大范围运动薄板的耦合动力学建模理论和离散化方法.对作大范围运动的薄板建立了耦合动力学模型,计及了在结构动力学中对薄板动力学特性影响很小的二次耦合变形量.用有限元方法对柔性薄板进行离散,基于Jourdain速度变分原理导出了作大范围运动薄板的动力学方程.计算了作旋转运动的薄板的变形,将仿真结果与不计二次耦合变形量的传统方法进行比较表明,随着转速的提高,仿真结果出现明显的差异.此外,将本文有限元与假设模态法的计算结果进行比较,揭示了高速旋转时假设模态法的局限性,表明取无大范围运动的高阶模态可以提高假设模态法的计算精度.
直立式非灌浆桩腿导管架平台超常态振动研究
通过理论分析和有限元计算,提出了非灌浆桩腿导管架平台在不同状态下刚度的简化计算公式,揭示了具有直立式非灌浆桩腿的导管架平台桩、腿间的相对运动使平台的服役状态与设计模型发生的较大变化,使平台的动力特性偏离了设计值,导致平台在正常海况条件下发生了超常的振动.计算结果表明,桩、腿存在相对运动时,平台的一阶频率降低了50%左右,对环境荷载的响应增大了6倍左右.
正交异性环板-刚性质量系统的大幅振动和热屈曲
采用数值计算方法分析了具有中心刚性质量的极正交各向异性环形薄板在均匀升温下的大振幅振动和热过屈曲.基于von Kármán薄板理论给出了问题轴对称位移形式的动力学控制方程.分析了系统的自由横向谐振动,借助Kantorovich平均法消去时间变量,将偏微分控制方程转化为非线性常微分方程边值问题.采用打靶法获得了周边固定夹紧环板-刚性质量系统非线性振动的幅-频响应以及热过屈曲响应.给出了不同材料刚度参数和中心质量参数下的幅-频响应曲线及过屈曲平衡路径.
主动减振器结构参数优化设计
主动减振系统由3个以上减振器构成,其固有频率直接决定了系统隔振带宽,且减振器水平向隔振广泛采用摆机构。柔性杆直径及杆长是影响摆机构水平向刚度的主要几何参数。根据材料弹性变形理论建立了摆机构的水平向刚度模型及最大拉应力模型。在给定的负载质量范围内,以主动减振系统水平向固有频率与目标值的均方差最小作为优化目标,将许用拉应力和最大尺寸作为设计约束,应用序列二次规划法求解该非线性优化模型,得出摆机构的最优设计参数及对应的均方差。基于30准则,可估计主动减振系统的水平向固有频率分布范围。在许用固有频率范围约束下,得到摆机构参数的允许范围。实验结果表明:减振系统固有频率的测试值与理论分析值的差异小于10%;加入主动控制后,振动传递率的共振峰小于0dB,大于6Hz的振动传递率小于-20dB。
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大型飞机三维空间噪声的主动控制研究
三维空间的噪声主动控制技术是近年来噪声控制领域研究的一个热点问题,对于降低飞机或车辆里的噪声水平有很大意义。提出了一种对于噪声在三维空间里进行优化控制的方法,建立三维空间的几何控制模型,并且对几何模型进行区域划分,误差准则取所有区域的声压平方和,确定优化目标为误差准则取得最小值,计算出多点次级声源的强度。最后基于该方法设计的噪声主动控制系统进行数值仿真和实验验证,结果验证了该方法的正确性和有效性。
基于模态耦合的摩擦自激振荡系统稳定性研究
模态耦合是摩擦引起系统自激振荡的主要不稳定性机理之一。针对此类问题,构建了两自由度非线性质量,传动带系统。首先,通过劳斯判据分析系统的稳定性,给出了计算Hopf分岔点的数学表达式以及系统参数改变时分岔点和特征值分岔图的变化状态。其次,将扩展谐波平衡法加以利用和延伸,得到了自激振荡系统极限环幅值的解析解,进而研究了系统外界参数和结构参数变化对极限环幅值的影响。外界参数(带速和摩擦系数)变化可造成极限环幅值的规律性变化,而结构参数(阻尼比和固有频率)的改变会引起极限环幅值复杂的动力学行为。研究方法及结果可为机械系统结构设计和减振等方面提供理论分析参考。
旋转剪切式MR阻尼器的性能试验与改进滞回模型
基于Bingham力学模型,设计、制作小尺寸旋转剪切式MR阻尼器,通过数字式特斯拉计测量励磁线圈的磁感应强度。设计了阻尼器试验装置,并对此MR阻尼器进行2种激励位移、11种输入电流和4种激励频率共88种工况的力学性能试验,根据MR阻尼力-速度滞回曲线,克服Bingham模型在零速度附近不能说明阻尼力-速度的关系,引入惯性力项方法,提出了改进滞回曲线非线性力学模型。采用智能粒子群算法辨识修正的滞回力学模型参数,通过阻尼器试验数据与修正滞回力学参数值进行对比,证明此滞回模型能很好地描述MR阻尼器强非线性的动力特性。
叠层板结构Hamilton正则方程理论及其在发电机铁芯振动分析中的应用
根据文献将三维弹性力学基本方程表达成Hamilton正则方程,采用半解析法求解,即用混合变量Hamiltonian等参元离散板平面,而高度方向用解析法.这种方法使叠层板问题不局限于某一形状,同时只要一层板的离散单元数确定,则全部未知数的个数就确定,比传统的三维有限元未知数少得多.通过用该方法对某汽轮发电机定子铁芯的固有频率分析,为发电机铁芯的振动分析和电机铁芯的最优化设计提出了一种新方法.