旋转圆柱尾流中柔性丝线的拍动模态研究

本文采用罚浸入边界/格子玻尔兹曼方法研究了旋转圆柱尾流中的柔性丝线拍动模态.通过改变圆柱旋转率(α)及圆柱与丝线的水平间距(G),分析了α=0.1–3.0,G/D=0.05–3.5(D为圆柱直径)的参数平面内柔性丝线的拍动模态,探讨了模态间的转变特性及不同模态的形成机理.根据拍动丝线形成的包络图,本文发现了反向、缠绕和正向拍动三类主要模态,其中反向和正向拍动模态分别包含以下典型亚模态:反向单侧拍动模态、反向双侧拍动模态、反向静止模态;正向单侧拍动模态、正向双侧拍动模态、正向静止模态;并基于参数空间的模态相图,获得了间距比G/D渐增导致的反向-正向模态的主要模态转变路径;通过分析不同模态的典型尾涡结构,探讨了柔性丝线拍动模态形成的流动机理;此外,发现在特定参数下,丝线拍动可产生明显的反馈作用:完全抑制旋转圆柱尾流脱涡或促进尾涡生成脱泻,导致旋转圆柱减阻(甚至产生推力)或明显增阻.     

钢拱桥自振模态多因素敏感性分析

<正>常运营中的桥梁结构,总会受到车辆荷载、环境因素等的影响,导致结构性能发生不同程度的退化.桥梁结构的模态参数是反映结构性能的重要指标,研究影响模态参数的各因素对结构模态的敏感程度,是评估结构性能的重要途径.本研究以一钢拱桥为例,采用有限元软件Ansys建模,对结构进行自振模态分析,并选取影响结构模态的5个材料参数进行分析计算,比较各参数对结构模态频率的敏感性.结果分析表明,5个材料参数对结构模态频率的敏感性各不相同,拱肋弹性模量敏感性最强,对结构高阶、低阶模态都有影响;吊杆弹性模量模态敏感性最弱;材料密度和弹性模量对模态频率的影响正好相反.     

承弯结构的曲率模态分析

曲率模态常用于计算结构动强度设计中的应力状态。针对桥梁等承弯结构研究曲率模态与应变模态之间的关系 ,阐明了曲率模态分析的理论依据及其特性 ,如曲率模态的正交性和叠加性等 ;推导了有关公式并据以说明曲率模态试验方法和参数识别 ;探讨了曲率模态在动强度设计、结构损伤检测等方面的应用。由于曲率模态是结构的中性面的变形模态 ,它对结构的局部变化与应变有相同的敏感性 ,但其模态表达式将比应变模态简单 ,而应变与曲率之间有简单的关系 ,因此曲率模态在动态设计应用上将更为方便     

外圆磨床砂轮架的振动分析

<正>本文对外圆磨床砂轮架结构进行了振动分析,比较了实模态和复模态的分析情况。结果发现,对于少自由度系统来说,两者相差不多。由于实模态分析比复模态简单得多,因此对于少自由度系统,用实模态分析已可。     

制动盘自由模态仿真与试验对比及模态置信度研究

建立了制动盘有限元模型,仿真得到制动盘前五阶弹性模态;对制动盘进行模态试验,阐述了制动盘模态试验的参数选择、测点布置、模态置信度判断准则,并通过综合频率响应函数和模态置信准则验证了试验结果的可靠性;仿真与试验得到的制动盘模态振型、模态频率等结果误差很小,二者基本一致。结果表明,所建立的制动盘有限元模型可用于约束状态下制动盘振动和噪声性能的预测。     

线性随机系统振动模态参数变异规律的研究

采用MonteCarlo随机有限元方法,对多自由度线性振动系统中由于结构参数的随机变异而引起的模态参数(模态频率、模态振型和模态阻尼比)变异的规律进行了研究.文中首次提出了相对均差系数的概念,应用相对均差系数和变异系数这两个无量纲量,从不同角度定量分析随机系统模态参数的变异性.数值试验结果表明,对于小阻尼比例模型,随着结构参数变异性的增大,系统模态频率均值单调变化,较低阶模态频率均值单调减小,高阶模态频率均值单调增加;模态阻尼比均值单调增加;第一阶模态振型相对均值系统的变化很小.一般地,结构参数的随机变异对模态振型均值的影响大于对模态频率、模态阻尼比均值的影响.     

钢筋混凝土框架结构复模态试验分析

通过一个钢筋混凝土空间框架模型的振动模态试验,分析讨论钢筋混凝土框架结构的模态性质、由实模态替代引起的误差以及哪种实模态提取方法更合适.结果显示,钢筋混凝土框架模型表现出了复模态的特征;其中用复留数相位提取的实模态最接近复模态.     

应变模态试验技术在渡槽结构损伤诊断中的应用

通过简支渡槽模型试验,研究结构损伤程度与应变模态之间的关系,并根据模态节线损伤时应变模态形状不变的特点,重点分析纵轴线纵向非节线(即1阶、4阶、6阶应变模态)损伤下的应变模态变化规律.结果表明:应变模态损伤突变区范围随损伤量的增加而增大,且低阶模态影响范围大于高阶模态影响范围;1阶应变模态对底板跨中损伤最为敏感,突变区外的大多数应变也都出现下降现象;可根据低阶应变模态的敏感性确定损伤位置和程度.     

模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数

根据线性结构中白噪声响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相同的数学表达式的特点,用模态分解法把相关函数分解为不同频率的信号,然后把各个不同频率的信号看作单自由度系统脉冲响应进行模态参数辨识。该方法的最大优点是：（1）把多自由度系统的模态参数辨识问题转变为单自由度系统的模态参数辨识问题;（2）不存在模型阶数的选取问题;（3）对输出噪声具有鲁棒性;（4）从测试数据中直接识别实模态,避免了由复模态提取实模态问题;（5）仅根据一个测点的响应信号就可辨识结构的频率和阻尼。算例表明,用模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数是成功的。     

机械故障诊断中经验模态分解的模态混淆问题

经验模态分解广泛应用于机械故障诊断,但其模态混淆问题影响了方法的有效性。从机械故障诊断的角度提出了EMD模态混淆的基本概念,根据表现形式将模态混淆定义为"向下"、"交叉"和"向上"3种基本类型,通过深入研究经验模态分解的模态混淆问题,发现产生模态混淆的原因主要有2类:一类是由方法基本原理所导致,有模态向下混淆和模态交叉混淆2种表现形式,称为Ⅰ类模态混淆问题;一类是由筛分算法缺陷所导致,有模态向上混淆1种表现形式,称为Ⅱ类模态混淆问题。根据模态混淆产生的机理,提出了针对性的解决方案:对于Ⅰ类模态混淆问题需要引进辅助手段加以解决,例如异常排除法、信号滤波法和辅助信号加入法;对于Ⅱ类模态混淆问题,完善了本征模态函数的定义,改进了筛分算法最后进行了仿真,结果表明所提解决方案有效。     

基于实验模态的结构应变模态分析

从位移模态出发详细推导了应变模态的表达式 ;以悬臂梁模型为例 ,进行了位移模态与应变模态实验分析 ,并与有限元计算结果进行比较 ,验证了三者识别的模态参数基本一致 ,而且应变模态分析方法可以确定结构应变最大点和共振疲劳危险点 .     

转动弹性约束浅拱的2:1内共振非线性模态

采用多尺度法进行直接摄动构造一端转动弹性约束浅拱发生2:1内共振时的非线性模态。在线性频率/模态及形函数中考虑弹性约束边界的影响,分析约束刚度不同时浅拱非线性模态的频率/幅值及时空效应。研究结果表明:转动弹性约束的存在使得频谱上出现模态转向,模态与形函数不对称;内共振非线性系统存在单模态运动和耦合模态运动;转动弹性约束的存在导致最低2阶模态之间的2:1内共振被激发;非线性模态的频率/幅值具有显著的非线性效应,且不同约束刚度时动力形态呈现不同的时空效应。     

用分层抽样和复Morlet小波识别短样本模态参数

针对大型结构短样本模态参数识别,提出基于分层抽样的最优复Morlet小波短样本模态参数识别方法.先对结构响应信号进行分层抽样,用随机减量法提取每一层的自由衰减信号;再根据样本标准差确定每一层的层权,用最优复Morlet小波识别每一层的模态参数;最后用层权对模态参数进行加权得到最终的模态参数.工程应用结果表明,所提方法具有较高的识别精度,良好的低频密集模态解耦和高频虚假模态抑制能力.     

HHT法识别结构模态频率和阻尼比的改进

在应用EMD方法分解信号时,可能造成固有模态函数中不同的振动模态混合,从而淹没能量较小的振动模态而导致无法识别其模态参数。为了提高结构模态参数识别的精度和比较精确地识别低频模态及能量较小模态的参数,文章对结构响应信号进行带通滤波后再应用EMD方法进行分解,最后得到结构的各阶模态频率和阻尼比;仿真结果表明,该方法可以有效提高结构模态频率和阻尼比的识别精度。     

导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响

纵向模态、扭转模态和弯曲模态超声导波在锚固锚杆结构中衰减的差异性巨大,研究这3种模态超声导波的传播规律对无损检测中测试波的选择具有重要指导意义.应用全局矩阵法的理论计算方法和数值模拟方法分别对这3种模态导波的频散规律和传播规律进行研究,两种方法的研究结果吻合较好.研究结果表明,纵向模态在高频范围内存在衰减为20~44 dB/m的超声导波;扭转模态的所有导波衰减都大于180 dB/m;弯曲模态的导波衰减也大于50 dB/m.因此,纵向模态高频范围的超声导波由于衰减小、易激发等优点可以作为无损检测中的首选测试波.      

一种优化的VMD算法及其在语音信号去噪中的应用

针对非连续、非平稳语音信号中含有噪声的问题,提出一种基于参数优化的变分模态分解去噪算法.首先,利用灰狼优化算法搜寻变分模态分解算法的最优分解参数组合分解模态数K和惩罚因子α,通过使用获得的参数组合分解语音信号以获得K个特征模态函数分量IM F;其次,利用相关系数选择有效模态分量,并用小波阈值处理无效模态分量;最后,重构...     

固定结合面参数的计算机模拟计算

对一个包含固定结合面的具体结构 ,利用有限元分析程序计算了结合面刚度参数和结合面位置对结构模态的影响。结果表明 ,描述结合面切向刚度大小的参数对结构的扭振刚度模态的影响比对纵向振动模态和弯曲模态的影响显著 ;结合面法向刚度大小的参数对纵向振动模态的影响比对弯曲、扭振模态的影响显著 ;接合面的位置对结构的固有频率也有较为明显的影响。     

基于VMD的振动模态固有频率识别

针对机械系统固有频率的识别问题,提出了基于变分模态分解的固有频率识别方法。首先对机械系统的振动加速度响应进行变分模态分解,得到与该机械系统振动行为对应的固有模态函数;利用希尔伯特变换对各阶固有模态函数进行分析,研究各阶瞬时频率的变动趋势,以确定各阶固有频率。以悬臂梁为例,分别采用基于变分模态分解、ANSYS模态分析、经验模态分解、集合经验模态分解的固有频率识别方法对机械系统固有频率进行识别,分析结果表明基于变分模态分解的模态参数识别方法有较好的识别效果。     

基于励磁注入激励法测试并辨识机组扭振模态参数

该文提出一种基于励磁注入激励法来测试和辨识机组模态频率和模态阻尼的方法,用以正确评估次同步谐振风险和研究应对策略。方法包括3个步骤:首先对运行机组励磁系统注入模态信号激发可控扭振,精确检测轴系次同步模态频率;然后采用模态滤波和DFT(discrete Fouriertransform)校正算法计算各扭振模态幅值;最后利用最小二乘算法辨识模态阻尼。采用仿真分析验证了方法的理论正确性,并将其成功应用于上都电厂4台机组的扭振参数测试。结果表明:该方法具有精度高、试验成本低、激发模态可控等优点。     

弯振圆盘中相邻模态解耦方法研究

大功率工作状态下,振动体在谐振频率附近会激发其他振动模态,这些模态会产生非线性效应,并干扰谐振模态。为了减弱模态耦合的影响,在阶梯圆盘以及平盘圆盘背面进行开槽,使谐振模态与相邻模态的间距增大;并研究了相邻模态之间距离较大时,所对应的开槽位置及几何参数。结果表明:开槽位置在位移方向的次最大位置附近时,谐振模态与其相邻模态的频率间距最大,并且圆盘的辐射声场的指向性不发生变化。