基于结构健康监测系统的悬索桥运行模态识别(英文)

介绍了联合应用峰值法和互谱法的模态参数识别方法,并提出了一种新的主梁振型优化方法.将上述方法应用于润扬大桥悬索桥的运行模态识别系统中,利用结构健康监测系统采集的振动响应数据获取结构的模态参数.作为应用实例,对台风麦莎作用下的主梁、主缆和桥塔振动响应数据进行了模态参数识别.结果表明:主梁部分振型的模态频率不仅能从主梁的振动响应识别出来,而且能够从主缆和桥塔振动响应中识别,主粱、主缆和桥塔之间存在较强的耦合振动.此外,将运行模态的识别结果和成桥之初的现场测试结果进行了对比,二者识别结果整体上吻合较好,但运行模态系统识别的部分振型模态频率,如L1和L2,发生了较明显的下降.     

商用车驾驶室声腔声学模态试验与计算模态分析

阐述了声学模态有限元法的基本原理与声学模态的求解方法;以某商用车驾驶室内声腔为研究对象,介绍了声腔有限元简化模型的建模方法,以及多参考最小二乘复频域模态参数识别(Poly Max)方法的原理;论述了驾驶室内声腔声学模态试验的方法和步骤.结果显示,与试验模态频率相比,计算模态频率的误差率在6%以内,试验与计算的模态振型基本一致.这表明文中驾驶室声腔有限元简化模型的建模方法是准确的.     

两等跨曲线连续梁模态试验及有限元分析

为了得到曲线连续梁的固有频率和振型,以便为桥梁检测提供校核依据;有机地结合了有限元模态分析方法和试验模态分析方法,对某两等跨曲线连续梁进行了模态分析,得到曲梁的前4阶频率及振型,并将试验结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:除去一阶频率误差较大外,第2~4阶相对误差均小于4%,振型基本吻合;一阶固有频率受扭转影响较大,第2~4阶频率受扭转影响依次减小;曲梁前4阶频率均小于等跨直梁。     

基于DASP软件新风换气机的试验模态分析

研究了新风换气机的动态特性,以改善新风设备工作时的振动噪声,对XHBX-D2TH型号的新风换气机进行了试验模态研究,得到了新风机结构的8阶模态固有频率、阻尼比和模态振型等参数,为进行有限元模态仿真分析,振动、噪声分析与结构优化创造了条件.     

基于旋转子空间算法的桥梁损伤识别

本文把基于旋转子空间算法的模态参数识别引入到梁桥结构损伤识别中。主要介绍了旋转子空间算法用于桥梁损伤识别的基本理论。旋转子空间算法是基于结构的有限元模型,利用矩阵变换的方法,将损伤位置和损伤程度问题区分开来,实际应用表明,只需利用一阶频率和振型,就可以识别桥的主要损伤位置和损伤程度。     

防滑差速器壳体的模态仿真与试验研究

为了获取某四驱汽车防滑差速器壳体的固有振动特性和验证所建有限元模型的正确性,以某四驱汽车防滑差速器壳体为研究对象,首先基于Abaqus软件对其进行模态仿真分析,得到了防滑差速器前6阶固有特性参数及其振型;然后运用锤击实验对防滑差速器进行模态分析实验,测取其振动情况;最后将两种方法获取的差速器壳体前6阶振型及振动频率进行对比。结果发现两种方法获取的各阶振型基本一致,固有频率误差在5%以内。这种以模态仿真分析为前提,模态实验为补充,仿真结果与实验结果相对比的分析方法有效地验证了有限元模型的正确性,为防滑差速器的有限元分析提供了有效的参考依据。     

利用试验模态分析技术研究汽机基础的自振特性

利用模态分析理论,对某电厂660MW汽轮发电机组基础的1:10物理模型进行自振特性试验,测得该基础的结构动力特性参数(自振频率、振型、阻尼比).结果表明:汽轮发电机机组各转子在升降速过程中与基础不会发生共振;冷凝器之间框架柱及柱下部横梁梁中多次出现较大局部振动,建议在此榀柱上下横梁间加短柱连接;在50Hz±5%频率范围内出现发电机下中间平台的局部摆动,建议对中间平台进行减振处理.试验研究结果为今后基础进行动力修正和优化设计提供参考.     

三等跨曲线连续梁模态分析试验

为了得到三等跨曲线连续梁(曲梁)的固有频率和振型,利用Midas有限元分析软件计算了曲梁的固有频率和振型,并对其进行了振动试验。试验结果采用DASP模态分析软件处理,得到曲梁的前3阶频率及振型,将试验结果与计算结果进行对比,证实振型变化的真实性,并对其冲击系数的取值进行了探讨。结果表明:曲梁前3阶频率的相对误差均不超过4%,振型基本吻合;曲梁的有限元计算频率均小于试验实测频率,且曲梁的前3阶频率均小于等跨直梁,刚度是影响同等跨径直梁和曲梁自振频率不同的主要因素。     

实现异步冲击的自动冲击装置:一种针对操作过程中模态测试的实用方案（英文）

目的:目前手动冲击锤设备缺乏对冲击时间的控制,容易引起冲击相位和周期荷载的周期性响应的相位同步问题。本文旨在通过使用异步自动冲击激励的自动冲击装置代替同步冲击模态分析中传统手动冲击锤的方法来解决上述问题。创新点:1.引入具有可调冲击参数的自动冲击装置;2.该装置可通过控制施加冲击的时间步来确保冲击和来自循环载荷组件的响应异步;3.当周期性响应的相位与装置所施加的冲击信号不一致时,加速响应中未知力源的影响会被降到最小。方法:1.分别使用数字方波信号的波峰和波谷来控制自动冲击装置的"开"和"关"状态;2.通过调控样本大小(1024个)、采样率(50 000个/秒)、占空比(0.5%)和冲击频率(97.78 Hz)(或周期)等参数得到不同的冲击图形。结论:1.使用可实现异步冲击的自动冲击装置可以估算第3阶自然模态;2.前3种自然模态可以被成功确定并与基准实验模态分析结果具有良好的相关性,表现为低于1.67%的自然频率差异,1.79%~12.54%的阻尼比差异以及介于0.893和0.925之间的模态置信度。3.针对谐波干扰对相位的影响,相比于使用手动冲击锤来增强频率响应函数估计和模态提取数据,使用可实现异步冲击的自动冲击装置是一种更可行的选择。     

湿雪结冰对风力机叶片模态参数的影响

为了探究风力机叶片在不同湿雪结冰质量下模态参数的变化情况,通过仿真模态和试验模态相结合的方法,对风力机叶片进行覆冰试验和覆冰叶片模态试验,并对相同质量的湿雪结冰和霜冰结冰叶片的固有频率变化进行对比分析.结果表明:湿雪结冰叶片仿真模态和试验模态的前四阶固有频率值误差均在9％以内,振型特性相符.随着湿雪结冰质量增加,叶片各阶固有频率逐渐降低,模态振型特性不变,叶片各点的振幅逐渐变小.在相同覆冰质量下,湿雪结冰比霜冰结冰使叶片固有频率的变化更大.湿雪覆冰质量为1.35 kg时,叶片基频比无冰状态降低14.22％,叶片在工作过程中出现共振损坏概率增加.     

基于ANSYS Workbench的蜗轮模态分析

为了研究电解加工机床主轴的平稳性,以机床主轴箱减速器传动部件蜗轮为对象,在PROE中建模,利用无缝连接将模型导入ANSYS Workbench,对蜗轮进行模态分析,得出固有频率和前六阶振型图。结果表明:蜗轮前六阶固有频率主要集中在4500Hz和18800Hz之间,变化范围较大;当传动系统其他零部件尺寸已固定无法做出改变时,可采用减重方法改变蜗轮质量和质量分布,避免蜗轮固有频率与其他零部件固有频率一致。     

五等跨连续梁模态分析试验及冲击系数

分析计算五等跨连续梁的固有频率和振型,探讨连续梁桥冲击系数与其固有频率和振型的关系,并进行了连续梁振动试验,试验模型采用槽型梁,支撑方式采用钢锟轴支撑,试验结果运用DASP模态分析软件进行处理,得到五等跨连续梁的前5阶振型及频率。利用Midas有限元分析软件对连续梁进行有限元分析,将其计算结果与试验结果进行对比,证实振型变化的真实性。经过试验分析,连续梁的前5阶振型最大曲率位置被确定,结合规范讨论计算冲击系数时结构固有频率的选取。结果表明:当计算跨中正弯矩效应时,冲击系数宜按照《桥规》采用基频计算;当计算中支座负弯矩效应时,冲击系数应采用第3阶频率。     

典型机械结构的模态参数测试系统

模态测试技术是机械工程专业高年级本科生和研究生教学中的重要学习内容.为了从实践上验证模态分析相关理论的正确性,掌握基本的模态测试方法,该文以瞬态激励法为基础,对悬臂梁结构进行了模态参数测试,给出了瞬态激励测试悬臂梁部件的基本实验步骤,获得了悬臂梁结构的一阶及二阶固有频率和振型.同时,对实验结果进行了必要的分析讨论.该研究将为模态测试的实验教学提供一种实用的实验方法,也为瞬态激励法的实际工程应用提供基础.     

视频图像测振技术对斜拉索索力的应用

以数码摄像头与PC机作为硬件设备,结合Matlab软件设计视频图像测振系统,采用该系统识别了斜拉索模型的1~4阶模态参数。采集索振动视频,将其分解为图像序列,经图像处理,得索边缘序列,取边缘各点的振动时程,经振动模态分析,得到索的频率、阻尼和振型,由频率识别索力。以力传感器所得索力数据作为参考,同通过视频图像测振技术得到的结果进行对比分析。结果表明,视频图像测振技术检测索振动可行且具有一些优势。随着光学硬件的进一步发展和测振软件系统的日益成熟,视频图像测振技术的工程应用前景光明。     

基于NI仪器的模态测试系统开发以及在教学中应用

试验模态分析是结构动力学课程中必不可少的一个环节。传统的试验模态分析系统由于价格昂贵,不便于同时购买多套仪器供学生动手实验。针对该情况,采用NI公司动态分析仪,在Matlab环境下开发了一套模态测试系统。介绍了软件设计过程中仪器的操作方法、数据采集、数据管理等问题。该测试系统具有锤击法测试、频响函数估计、参数识别、振型显示等功能。实验表明该模态测试系统可操作性强,既可用于实验教学,也可用于科学研究,具有较强的应用价值。     

采用分布参数模型考虑高阶模态对底部带BRBs的铰支墙-框架结构的影响（英文）

为了研究高阶模态对底部带BRB的铰支墙(HWBB)框架结构的影响,建立了HWBB-铰接框架和HWBB-抗弯框架的分布参数模型.将铰支墙简化为弯曲梁、BRB简化为转角弹簧、抗弯框架简化为剪切梁.推导出2种分布参数模型的振动方程,求出各阶周期、各个振型及内力和位移的数值解.研究了相对刚度比以及转动刚度比对高阶模态效应的影响.对于弹性结构,整体位移及抗弯框架中的剪力由一阶模态控制,而墙中的剪力和弯矩受高阶模态影响较大.同时研究了BRB屈服对HWBB-铰接框架结构内力分布的影响.结果表明:在BRB屈服后,原一阶模态将不再对内力产生贡献,而高阶模态对内力贡献作用将增加.但BRB屈服后位移对高阶模态不敏感、仍由一阶模态控制.参数分析表明:在墙的抗弯刚度达到一定值前,随着墙抗弯刚度的增加,结构的位移会逐渐减小;随着转动刚度的增加,前三阶周期会减小;随着转动刚度比的增加,一阶模态的基底剪力贡献系数减小,但二阶和三阶模态的基底剪力贡献系数增加.     

基于视频图像法的两跨连续梁振动研究

针对两跨连续梁实验模型,通过采集连续梁振动视频,再将视频转化为数字图像的方法,运用多项式拟合法作为视频图像边缘检测技术中亚像素精度图像边缘识别的算法,对每幅图像进行亚像素边缘识别检测,获取各时刻梁边缘各点位置,经Matlab程序读取整个振动过程梁边缘数据,即可得到梁边缘各点的振动时间历程,进而通过DASP系统对测得数据进行模态分析,得到连续梁前二阶频率和振型。对比采用传统加速度传感器识别连续梁振动信号分析结果表明,两者模态参数识别结果具有一致性,基于视频图像边缘检测技术的连续梁振动测试是可行的。     

基于深度信念网络的钢桁架桥梁损伤识别（英文）

为了提高结构损伤识别方法的精度和抗噪性,基于深度信念网络提出了一种桥梁损伤识别方法.首先,将桥梁前5阶不完全的模态数据作为输入数据,将结构的损伤位置以及损伤程度作为输出向量,建立模态振型与结构损伤的非线性映射关系;然后,采用逐层预训练的方式对深度信念网络的隐含层进行训练;最后,利用反向传播算法进行微调,从而优化网络.基于钢桁架桥梁的数值模拟结果表明,在噪声以及建模不确定性的影响下,相较于传统的基于人工神经网络的损伤识别方法,基于深度信念网络的损伤识别方法可以更为精确地识别损伤位置和程度.     

双塔单索面人行钢斜拉桥的设计与受力分析

以某双塔单索面人行钢斜拉桥为对象,采用Midas Civil建立全桥空间杆系有限元模型,进行恒载、活载和承载能力极限状态作用下结构受力性能分析,同时开展该桥的动力特性分析。研究表明:对于该异形斜拉桥,活载引起的主梁和主塔弯矩效应较恒载作用下的结果更加显著;承载能力极限状态作用下,该桥主梁、主塔、斜拉索等主要承重构件的最大应力均小于材料容许应力,满足规范要求;动力特性分析结果表明主梁面内刚度和主塔面外刚度较小,此外遮阳棚的局部振动在高阶振型中所占比例较大,在地震作用下可能发生破坏;该桥的一阶竖向自振频率为1.92 Hz,不满足现行规范要求,建议采取有效的减振措施来控制人致振动响应。     

基于RF的振动筛颗粒松散与分层分析

分别定义了松散指数和分层指数描述物料松散和分层的优劣情况,并与筛机参数进行建模分析,得到振动参数对物料的松散和分层具有较大的影响权重,分析了振动参数对松散指数和分层指数的影响规律。利用布谷鸟寻优算法对松散指数和分层指数进行双目标优化,寻求能同时满足较优松散效果和分层效果的参数组合。寻优所得的筛机参数组合为:振动频率20 Hz,振动幅度2.5 mm,振动方向角18°,筛网倾角18°,筛网长度160 mm,筛孔尺寸1.0 mm,筛丝直径0.8 mm。