一类振动问题中阻尼矩阵的等效方法及应用

多自由度振动系统中,很多问题的阻尼矩阵是确定的,但系统的模态关于这些阻尼矩阵不具有正交性,如果采用模态变换,由于阻尼矩阵不能化为对角矩阵的形式,因此不便于采用实模态迭加法进行振动分析．针对这一问题,本文提出一种阻尼矩阵的等效方法,即采用模态阻尼比对这类系统的实际阻尼进行等效,并考察其有效性,以便于采用模态迭加法对复杂多自由度系统进行随机振动分析．最后,采用该等效方法对某型号汽车进行随机振动分析,为改善该型号汽车的平顺性提供了建议．     

车辆半主动悬架系统的振动特性的研究

建立了基于混合模式的磁流变液减振器的工作电流与阻尼力的数学模型和单自由度车辆随机振动非线性数学模型．运用随机振动理论，对磁流变液减振器非线性模型进行了线性化处理，给出了减振器等效阻尼系数、车身加速度等参量的随机统计量的计算方法．利用数值仿真分析了半主动悬架系统控制器的驱动电流对车辆减振器等效阻尼系数的影响，对车辆悬挂质量垂直振动加速度功率谱均方根值的影响．研究结论表明磁流变液减振器所产生的阻尼力具有非线性特性，通过调节减振器等效阻尼系数可以实现对车辆随机振动特性的调节，并且适当地增加磁流变液减振器的驱动电流能够降低车辆随机振动加速度功率谱均方根值，提高车辆行驶的平顺性．     

水轮发电机组整机系统随机振动的直接谱分析

为了解决水轮机随机振动分析问题,采用了多级模态综合技术建立水轮机包括转动部件和固定部件在内的整机系统模型。由于轴承油膜刚度、阻尼,运动方程系数矩阵具有非对称特性。将系统所受随机激励分解为确定性分布矢量和一个随机过程标量的乘积,在位形空间对运动方程解耦,将直接谱分析方法推广到非对称系统,直接得到整机系统随机响应谱密度函数矩阵的每个元素,从而方便地计算随机响应的均方值,为水轮发电机组随机振动分析提供有效可行的方法。     

基于逆虚拟激励法的整车平顺性

建立了8自由度整车的系统模型和数学模型,使用逆虚拟激励法在路面激励谱密度未知和车轮的垂直振动响应谱密度已知的情况下,计算出了整车车辆的车身垂直加速度功率谱密度、悬架动挠度和车轮相对动载.并用MATLAB语言编制了仿真程序,对确定路面上和未知路面上的平顺性分析结果进行了比较,结果表明在未知路面上采用逆虚拟激励法研究车辆的平顺性是可行的.该方法简单易懂,避免了构建路面激励的难题,在汽车振动领域值得推广.     

非比例可变阻尼结构频响函数的二次摄动分析

通过用复模态分析得来的频率响应函数矩阵,分析了可变阻尼参数对频响函数的灵敏度,从而得出响应功率谱及其响应加速度对阻尼参数的变化率,并将此理论应用到汽车减振阻尼参数优化控制中。     

考虑鞍座弹性的三轴半挂汽车列车行驶平顺性建模及仿真分析*

将鞍座简化成弹性模型,基于一定假设,建立了三轴半挂汽车列车七自由度平面系统力学模型。采用拉格朗日方程推导了矩阵形式的三轴半挂汽车列车七自由度平面系统数学模型。基于隔离体静力平衡分析求解出车轮静载,给出了振动响应量的表示。基于前轮路面激励建立了等效的系统频率响应特性。以某三轴半挂汽车列车为研究对象,对其在B级路面50 km/h的工况下进行了仿真,得到了主要振动响应量的功率谱密度。对仿真结果进行了分析,为三轴半挂汽车列车行驶平顺性深入研究奠定了模型和理论基础。     

高速铁路0.01～120 m波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建

目前国内外铁路轨道不平顺功率谱密度(power spectral density, PSD)函数的表达式多种多样,但因检测仪器有效测量范围有限,其表征波段范围往往较窄,常以短波、中波或中长波等形式呈现,因此,开展更宽波段轨道不平顺功率谱密度函数的研究对铁道工程领域的科学研究和工程应用具有参考价值。本文对波磨小车与综合检测列车测得的高速铁路轨道(面)不平顺数据进行预处理,采用改进的周期图方法计算和分析其功率谱密度,总结其宽带和周期性成分特征;基于计算所获得的中位轨道不平顺功率谱密度,提出短波[0.01,1) m、中长波[1,120] m以及更宽波段0.01～120 m的轨道不平顺功率谱密度函数的拟合公式,并将本文提出的拟合谱与既有的典型谱进行比对分析。研究结果表明：高速铁路功率谱密度存在多个周期性成分,短波不平顺周期性成分主要与钢轨接头以及波磨相关,中长波不平顺周期性成分主要与无砟轨道结构和32 m简支梁桥的构造形式有关;所提出的短、中长波以及0.01～120 m波段的拟合公式能够很好地表征轨道不平顺功率谱密度的宽带波长特性,且参数少,形式简洁,适用性强。     

埋地管道的平稳随机振动

考虑地震时大地震动的相关性,导出了埋地管道轴向和横向随机振动响应的功率谱密度函数的解析式。实例计算表明,边界条件的影响仅限于管端附近。无论是轴向振动还是横向振动,埋地管线的各阶固有频率均十分接近,出现了模态密度集现象。由于有模态密集和较大的阻尼,模态之间的相互作用不可忽略。只要管段取得足够长,管中部应力就不随管段长度而变化。大地震动的空间相关性对管线随机振动影响很大,因此要慎重选取。Ｃｌｏｕｇｈ－     

共固化补片预修补铝板的阻尼和疲劳寿命研究

制备了黏弹阻尼层共固化复合材料补片,对固支的薄铝板应力集中区域进行预修补,利用基于频域的半功率带宽法测试了修补前后的结构阻尼比.建立有限元模型,采用滞后阻尼的假定计算了组合结构的等效阻尼比,对比实验值验证了该模型.采用基于功率谱密度的频域分析方法估算了结构随机振动疲劳寿命.考察了阻尼层厚度、补片长度和纤维层层数对结构等效阻尼比和随机振动疲劳寿命的影响.研究结果表明制备的黏弹阻尼层共固化复合材料补片可以提高薄壁结构的阻尼效果,并可以提高修补件的振动疲劳寿命.     

功率谱密度法在车桥结构疲劳寿命估算中的应用

以随机振动理论、疲劳强度理论和Miner线性累积损伤理论三大理论为研究基础,由峰值分布函数推导出了窄带、宽带随机振动下结构的疲劳寿命估算公式。在研究了标准路面功率谱密度和车轮部分振动模型后推出了车桥结构的响应功率谱密度。将该响应功率谱密度结合宽带随机振动疲劳寿命估算公式,求得车桥结构理论疲劳寿命。     

围护墙多功能减震结构的地震反应频响分析

围护墙多功能减震结构是一种新型减震结构,具有调频质量减震和阻尼耗能减震等多种耗能减震功能。为了研究此减震结构在地震作用下的响应特性,本文建立了减震结构在地震作用下的动力方程,推导了减震结构地震响应的传递函数、频谱密度,得到主要影响参数对该结构减震效果的影响,并采用模拟地震振动台进行普通框架结构和此结构的对比验证,通过加速度(位移)功率谱密度和加速度(位移)频响幅值反映出各设置工况下的减震规律。结果显示,与普通框架结构相比,该结构的功率谱密度和频响幅值均有不同程度的减小,减震幅度最大可达39.97%,表明该结构体系在地震波作用下具有很好的减震效果,并在参数设置合理的情况下,减震效果更佳。     

用非线性谱分析法求解非线性阻尼随机振动问题

应用非线性谱分析理论，对非线性阻尼振动系统的随机振动问题进行了研究，非线性随机振动的响应谱可以通过引入Ｈｅｒｍｉｔｅ多项式来解决，研究表明，非线性谱分析理论用来解决非线性阻尼随机振动问题，可以使计算结果的精度提高，这为解决非线性阻尼随机振动问题提供了一种实用的计算方法。     

随机阻尼Rattling振动的实验与分析

Rattling(拍击)是齿轮在空载的条件下所产生的一种不规则的振动现象,是齿轮箱噪音的主要来源之一,属于一类非线性振动现象.从理论方面建立了Rattling振动的随机阻尼模型,采用非高斯截断技术导出一个三维平均映射表示的离散随机模型,应用Matlab语言编写程序对随机阻尼模型进行定性的分析,通过实验加以验证.最后通过数值仿真得到系统响应的碰撞庞加莱点集和分岔图.结果表明:Rattling振动随机模型在某些参数影响下会产生随机浑沌,系统平均速度的频谱为宽带过程,可以通过调节随机阻尼起到控制齿轮箱的噪声.     

基于FIR数字滤波器随机振动信号频时域转换方法

基于有限长单位冲激响应数字滤波器,根据指定ESA功率谱密度函数特征,设计了FIR数字滤波器,并通过控制其参数,获得了满足预定条件和要求的滤波器幅相特性.利用白噪声序列作为滤波器输入端,生成了符合要求的随机振动时域信号.同时还采用基于AR自回归模型参数方法对获得的随机振动时域信号进行功率谱估计与验证.结果表明:功率谱精度及两功率谱曲线间的误差完全在允许范围内,采用该方法获得的随机振动时域信号完全满足仿真与试验测试对信号幅频特性和功率的要求.     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

铝合金点焊过程中电极振动信号的建模

以时间序列与模态分析为基础，研究了电阻点焊过程中的电极振动信号特征，建立了点焊过程中的电极加速度信号的振动方程，通过建立自回归AR（n）模型计算了阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数，并将计算结果与实际熔核质量检验结果进行对照分析．结果表明，阻尼比、振动模态的角频率和自回归功率谱函数与熔核质量有较强的相关性，可以作为铝合金点焊质量判别的特征量并且区分点焊的不同焊接工况，