基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。     

微角速度传感器在不同气压下的振动特性

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关系曲线 ,发现了传感器的非线性振动和模态耦合现象。弹簧的非线性弹性引起了非线性振动 ,振动方向不正交及电信号耦合导致了振动耦合现象。试验结果表明驱动梁为曲梁的传感器与直梁传感器相比 ,驱动轴非线性振动特性大大降低     

基于激光超声二次谐波法检测混凝土早期损伤

针对混凝土结构易产生早期损伤积累等问题,提出了一种激发窄带超声波的热弹性强度调制激光技术的内部损伤混凝土试件损伤情况的检测评估方法.借助有限元仿真法,模拟激光激励非线性细观损伤混凝土模型产生超声应力波,对混凝土模型表面接收点的位移信号进行频谱分析并计算相对非线性系数,建立相对非线性系数与材料宏观力学性能的关系,从而检测混凝土的早期力学性能退化情况.在此基础上,搭建了压电超声二次谐波试验系统和敲击共振基频检测系统,建立了不同配合比混凝土材料非线性系数β'与混凝土动弹性模量Ed的指数回归方程.研究表明,所提方法具有非接触性和灵敏度高等优点,能为实现混凝土早期损伤评估提供有力依据.     

简支矩形薄板横向激励非线性振动特性的实验研究

对四边简支且受横向集中简谐载荷作用矩形薄板的非线性振动响应进行实验研究.利用捶击实验测得薄板的固有频率,在固有频率区域内对矩形薄板进行振动实验,对采集到的振动信号进行了相图和频谱分析,结果发现在矩形薄板的共振频率附近,在一定的激励幅值作用下,系统会产生倍周期分岔和混沌运动等复杂非线性现象.     

超声波驱动下微管内两气泡间的相互作用

本文发展了气泡和管径可相比拟时管内两气泡间相互作用的理论模型.当管长度一定时,两气泡在管内的声响应取决于两气泡-液柱耦合振动系统的声响应.气泡初始状态、管尺寸以及气泡在管内的位置等都会影响耦合振动气泡的线性共振频率和幅值.采用逐级近似法分析了两个耦合振动气泡（bv=0）和对称状态下单气泡的非线性声响应特性,得到了3倍频和1/3分频振动幅度-频率响应关系.结果表明：系统非线性效应促进基频振动能量向倍频和分频振动传递,气泡间的相互作用和介质黏性对此能量传递过程也有促进作用.     

基于非线性超声的混凝土高温损伤研究

在高温作用下,混凝土内部会发生物理和化学反应,引起材料的力学性能改变,影响混凝土的安全性能。文章对混凝土在不同高温受热温度和受热时间阶段下的力学性能进行测量试验,研究了混凝土高温损伤下超声波波速和非线性超声系数的演化规律,并讨论了非线性超声方法的适用范围。试验结果表明,当混凝土的高温损伤较小时,非线性超声检测对混凝土材料的高温损伤更加敏感,可以用来更为准确地评估混凝土结构在高温下较低损伤情况。     

组合悬臂板的非线性振动响应

为研究电机升高片,发动机凸肩叶片的非线性振动特征,将其简化成组合悬臂板模型,应用弹性薄板理论,推导出考虑阻尼、几何大变形的三个互相耦合的非线性振动微分方程.再使用Galerkin法获得广义坐标中的非线性方程组,采取Runge-Kutta数值分析方法获得了组合悬臂板非线性振动响应和幅频特性曲线.结果表明:由于几何非线性因素对系统的影响,非线性的振动响应小于线性振动响应;非线性共振频率大于固有频率,但仍在组合板各阶固有频率附近;非线性幅频特性曲线具有多值性和跳跃性,其形状与激振力大小有关.     

基于非线性累积准则的汽轮机转子可靠性定寿

采用可靠性设计方法，对汽轮机转子的非线性损伤累积准则进行了研究。在对一个实例的应用中，分别采用线性和非线性损伤累积准则评价其寿命损耗过程，结果表明，线性损伤累计准则与非线性准则具有较大差别，线性准则更偏于安全，同时，应用非线性准则确定的检修探伤期更加符合实际损伤的发展情况，基于此，提出了一种基于非线性累积准则确定转子疲劳损伤极限的方法，可用于检修期的科学选择。     

钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估

为研究地震作用下钢管混凝土柱-钢梁错层节点的地震损伤演化规律,进行了8个钢管混凝土柱-钢梁错层节点的低周往复加载试验.基于低周往复加载试验的研究成果,研究了试件循环加载过程中变形和能量的非线性组合关系.从钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤破坏机理出发,提出适合于钢管混凝土柱-钢梁错层节点的双参数地震损伤模型.通过低周往复加载试验得到数据,基于双参数地震损伤模型,计算其地震损伤指数,定量地描述钢管混凝土柱-钢梁错层节点在地震作用下的损伤演化规律.对钢管混凝土柱-钢梁错层节点地震损伤评估,分析了轴压比、错开高度和剪压比对错层节点地震损伤的影响.发现轴压比小的试件在损伤过程中会有所提前,累积损伤比轴压比大的试件大,错开高度大的试件的损伤发展与累积大于错开高度小的试件,剪压比大的试件的累积损伤大于剪压比小的试件.     

后非线性马尔科夫算法应用于振动信号提取

实际环境中通过传感器检测到的设备状态信号往往是非线性混合信号;而设备状态信号是设备故障诊断的基础,因此从混合信号中分离出设备状态信号极其重要。现有线性独立分量分析方法分离效果并不理想,对此提出将后非线性马尔科夫盲源分离算法应用于设备状态信号提取。为验证算法有效性,将直升机齿轮箱振动信号的非线性混合信号进行分离实验。实验结果表明算法能有效分离出轴承故障振动信号,为进一步提高故障诊断准确性和方便性提供了帮助。     

钢轨非接触式无损检测技术数值模拟研究

文中针对现有钢轨检测技术不足的问题,提出了基于空气耦合导波的钢轨非接触式无损检测方法,建立了可模拟空气耦合导波激励与接收全过程的声固耦合仿真模型,并基于声学理论对仿真模型进行了验证。首先,通过该数值模型模拟分析了轨底不同损伤程度对接收导波信号的影响;然后,考虑空气耦合导波受高强度随机白噪声的影响,提出了基于激励信号中心频率小波系数的损伤评估方法。结果表明：根据Snell定律及声学理论,钢轨空气耦合导波检测的最优激励角与接收角为6.6°;钢轨空气耦合接收导波具有波形稳定、能量集中及抗干扰能力强的特点;无论损伤程度大小及所处空间位置如何,接收到声压时域信号波包中心到达时间均基本一致;不同损伤程度对应损伤指数范围有明显差异;基于激励信号中心频率的小波系数法简单可行,准确度高,适用于已知窄带导波信号的损伤信息提取,在接收信号受噪声污染严重的情况下仍能够有效识别出钢轨损伤;基于空气耦合导波进行钢轨损伤识别具有可行性。     

注浆压力动载荷作用下盖重非线性响应简化分析

为解决大坝混凝土盖重在注浆压力动载作用下产生抬动效应导致盖重破坏,从而影响大坝防渗等工程实际问题,建立了一种混凝土盖重在固结注浆压力动载荷作用下的非线性动力学响应简化分析模型.考虑到盖重下方基层在注浆压力动载荷作用下具有非线性、滞后性、变形累计、强度和刚度退化等特性,采用了Bouc-Wen退化迟滞模型,并对盖重下方土层与岩层分别采用了不同的刚度系数与阻尼系数,分析了混凝土盖重在注浆压力动载影响下非线性动态力学响应的滞后效应,得到了不同外载荷频率作用下,盖重抬动位移与变形速度的非线性响应曲线.实例分析结果表明,该模型可以较好地模拟各种工况下盖重注浆的非线性动力学响应问题,为动载作用下的盖重注浆抬动位移控制提供了一种参考方法.     

修正偶应力理论层合薄板自由振动模型及尺度效应

通过引入各向异性的细观尺度复合材料层合板的本构方程,将各向同性修正偶应力理论推广到各向异性,基于虚功原理首次建立了复合材料层合板新修正偶应力理论的自由振动模型.该理论包含不同的两个材料细观参数,偶应力曲率应变不对称.但是,用于各向同性材料与原修正偶应力理论等价,为了便于工程应用,建立了只含一个细观材料参数的偶应力层合薄板理论弯曲和振动的简化模型.算例表明建立的偶应力层合薄板模型能用于分析层合板的自由振动尺度效应.     

梳齿结构与振动梁复合的硅微谐振器的非线性分析

谐振式MEMS传感器的输出信号为频率信号,具有高精度和强抗干扰能力等优点,是微传感器的重要发展方向之一. 但是这类传感器振动具有的非线性会导致振动幅度噪声耦合到频率输出进而对器件的噪声性能产生不利影响,所以对谐振器非线性振动的特性进行分析显得十分重要. 以梳齿结构与振动梁复合的谐振器为研究对象,推导出谐振梁的力-位移方程、振动微分方程,并与实验结果比对,曲线具有很好的吻合度,证明了理论的正确性. 同时表明结构机械非线性主要受谐振梁厚度影响;非线性失稳的临界状态会使结构发生频率跳跃,增加结构阻尼能有效增大系统稳定响应的位移和输出电压信号,同时利用结构非线性失稳后的上跃频率设计器件具有良好的稳定性.      

金属丝网减振器静动态特性试验分析

根据金属丝网减振器非线性理论,分别从微观和宏观的角度阐述其工作机理;并为此设计出针对军用装甲车辆大功率柴油机的减振器结构。通过静、动态特性试验来分析金属丝网减振器滞迟现象:非线性渐硬、频响跳跃、谐振峰漂移等,将滞迟记忆恢复力分别进行Fourier级数展开和线性等效,从理论层面分析、推导与验证上述试验现象,由此推断出激振幅值和频率对滞迟回线形状的影响规律;并通过试验得到验证,从而为以后进行金属丝网减振器非线性建模和响应计算等理论研究提供基本的试验方案和思路指导。     

非线性电阻电感型RLC串联电路主共振分析

为了研究非线性电阻电感型RLC串联电路的非线性振动，应用拉格朗日一麦克斯韦方程建立受简谐激励的具有电阻和电感非线性RLC电路的数学模型．根据非线性振动的多尺度法，得到系统满足主共振条件的一次近似解以及对应的定常解．对其进行数值计算，分析系统参数对响应曲线的影响．结果表明：增大极板面积，响应曲线的振幅和共振区变大；增大极板间距、电感非线性系数和电阻，响应曲线的振幅和共振区变小．非线性电感和电阻可以抑制电量的振动．系统的固有频率随极板间距增大而增大，随极板面积和电感线性系数的增大而减小．     

通风机数据检测与处理

本文讨论了单板机的通风机数据检测与处理方法,给出了实际系统和测试结果并对测试结果作了分析。     

钢丝绳弹性组合元件中滞后力的数学建模

钢丝绳弹性元件具有滞后非线性，其恢复力可表示为“非线性无滞后力”和“纯滞后力”之和．由于实际系统中阻尼力的描述比较困难，文中引入了新的参数，描述同时具有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼．参数辨识的结果表明，这个模型能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性．     

压电换能器的声非线性

通过对输入回路中的电流进行谐波分析,得到了在不同输入信号电压下的非线性信号强度,并以此来表征压电换能器本身振动非线性的大小。     

混凝土动力随机损伤本构关系

考虑混凝土中的水对材料率敏感性的影响,引入包含黏性元件和弹性元件的细观模型,推导建立了混凝土动力损伤模型.将动力损伤模型引入到随机损伤理论的框架内,建立了能够描述单调加载与反复加载条件下混凝土力学行为的一维随机动力损伤本构关系.基于实验结果,对模型进行了系统的验证.结果表明,模型能够较好地再现混凝土的典型非线性特性,包括软化、残余应变以及率敏感性,可以应用于实际结构的非线性全过程分析.