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.     

基于模态分析理论的动态减振器的仿真研究

环境振动对超精密加工的精度有很大影响。在超精密加工中,减小机床位置振动的幅值非常重要。动态减振器能够起到衰减外界振动振幅的作用。本对该问题进行了探讨,提出了一种基于实模态分析理论的动态减振器的设计方法,较为圆满地解决了这一问题,并给出了仿真结果。     

高阶振型振动实验装置研制与教学应用

针对振动学相关课程中高阶振动实验装置偏少,学生对高阶振型和固有频率难以理解等问题,设计并制作了一种用于教学的高阶振型振动实验装置。该装置通过基于柔度法编写的Matlab程序、基于锤击法的自由振动实验以及以激振器作为激励振源的受迫振动实验,实现了对高阶振动的固有频率和振型的理论计算和实验测试,通过频闪仪可以直观地观察到各阶频率的振型。实验测得的各阶频率与相应的理论值的最大相对误差分别为6.88%、5.40%和2.01%。该装置已在教学中得到应用,并收到了良好的效果。     

对冲式消能器在石油与天然气工程中的应用及优缺点分析

对冲式消能器是一种广泛应用于石油与天然气工程的振动控制技术,它可以有效地降低井下设备的振动幅值,提高钻井效率和安全性。通过对冲式消能器的基本原理和结构特点,包括将能量转化成流体动能和弹性势能的消能原理阐述。探讨对冲式消能器在井下钻井、生产、运输等环节的应用,在应用过程中,对冲式消能器可以降低钻柱、钻头和钻具的振动幅值,从而提高钻井效率和井下安全性;在生产过程中,对冲式消能器可以有效降低生产设备的振动,延长设备的使用寿命;在运输过程中,对冲式消能器可以降低油气管道的振动幅值,减少管道的疲劳损伤,有助于进一步拓展对冲式消能器的应用范围,提高工程实践效益。     

两跨连续箱梁桥模态实桥试验分析

对某两跨预应力混凝土连续箱梁桥进行现场振动试验,通过对实测数据分析处理得到该桥固有频率、阻尼比及模态振型,并将试验模态分析结果与有限元分析进行对比。结果表明,实测振型与分析振型符合较好,实测频率略大于分析频率,说明该桥的刚度略高于设计值。     

基于七自由度整车模型的汽车振动特性分析

本文建立了独立悬架汽车整车七自由度动力学模型,推导了振动微分方程,运用数值仿真的手段研究了汽车悬架阻尼系数、刚度等设计参数对汽车振动特性的影响规律。结果表明,在共振区域附近,相对较大的刚度,会导致汽车的乘适性下降,但在共振区以外的高频区,刚度对汽车振动幅值的影响并不大;后桥悬挂阻尼对汽车振动幅值的影响较前桥强烈,适当增大后桥悬挂的阻尼有利于振动幅值的降低。     

地铁荷载下隧道周围粉性土孔压的单因素试验

为了研究地铁荷载作用下饱和粉性土的孔隙水压力特性,针对上海地铁10号线国权路附近的饱和粉性土进行多功能GDS循环三轴试验,考虑了振动频率、动应力幅值及固结比等因素对孔隙水压力的影响。试验结果表明:土体遭受地铁振动荷载作用下,孔隙水压力经过三个阶段的变化过程,即快速增长-缓慢增加-衰减稳定。相同振动频率及固结比条件下,动应力幅值越大,产生的孔隙水压力越大;相同动应力幅值及固结比条件下,频率越小,产生的孔隙水压力越大;相同动应力幅值及振动频率条件下,固结比越大,产生的孔隙水压力越大。采用单因素设计法及方差分析,得到振动频率、动应力幅值及固结比等因素均对孔隙水压力有非常显著的影响。     

超声疲劳试验振动位移及应力控制分析

给出了超声疲劳试验振动位移和应力控制方法,来实现超声疲劳试验的精确控制。从两个方面实现,一是对超声疲劳试验振动位移进行监测,将试样振动位移幅值的测试值与试样振动位移幅值的理论值即超声疲劳试验机的显示值进行对比,若两者非常接近,相差不超过0.5%,则表明振动位移值准确度高,试验结果可靠。二是当试样的实际尺寸值与设计值存在偏差时,给出了试样的控制应力修正公式,保证试验控制更加精确。通过以上两个方面来实现超声疲劳试验的精确控制,可以保证超声疲劳试验结果的可靠性。     

多自由度系统模态振型创新型教学实验的设计与实现

目前工科类高等院校的振动教学实验中仅安排了单自由度系统的振动实验，对于物理空间的多自由度系统振动实验实现起来较为困难。文章从振动理论分析出发，以一个三自由度系统为例，介绍了多自由度系统主振型实验的设计与实现。通过理论分析与实验结果的对比，表明了实验方案的合理性与可行性。该实验已被列入我校创新型工程力学课程的教学实验，在教学实践中收到了良好的效果。     

矩形薄板的参数共振失稳理论与试验

为了研究板的动力稳定性,采用伽辽金法推导了板动力失稳的MathieuHill方程,运用特征值法求解出无附加质量与携带附加质量板的临界激振频率与幅频响应。通过扫频试验得到了不同幅值激振力作用下无附加质量与携带附加质量板的动力响应,运用时域分析法发现了板参数共振失稳过程中的3个重要阶段与其振动周期的变化规律,并得到了不同激振系数下无附加质量与携带附加质量板的实测临界频率值,通过对动力响应进行傅里叶变换得到对应的实测幅频响应。分析结果表明,板发生参数共振失稳是由暂态振动过渡至参数共振失稳最后恢复至暂态振动的过程,几何非线性限制了板动力失稳时振动幅值无限增长的趋势,并牵引其向大频率方向振动,附加质量减小了板的动力不稳定域宽,增大了板的临界激振系数与振动幅值,试验与解析解吻合较好。     

框架结构水平地震作用计算

根据《建筑抗震设计规范》GBJ11-89规定,振型分解反应谱法是计算框架结构水平地震作用的主要方法。着重推导和讨论振型分解反应谱法的主要计算公式,并给出算例。在算例中从结构计算简图开始,用D值法求出刚度矩阵,用刚度法求解框架结构自振频率及相应主振型,最后求出水平地震作用和水平地震作用效应。可指导工民建学生毕业设计中进行结构抗震计算。     

高耸钢结构观光塔风致响应现场实测研究

为了评估高层建筑在服役期间的安全性能,将有限元方法与智能监测手段相结合,以北疆明珠塔为例研究高层建筑在风致响应作用下的动力特性。通过监测常态风作用下结构顶层处的振动速度等,利用快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)法识别结构固有频率,并分析了常态风对结构动力特性的影响。结果表明：北疆明珠塔结构在常态风作用下的振动幅值均小于相应规范限值,满足舒适度及设计标准要求;弯曲频率随速度幅值的增大而降低,而扭转频率与速度幅值的相关性较低;结构阻尼比与速度幅值的相关性较低。     

硬式光滑非线性振动系统隔振模型仿真分析

将电磁振动给料机及摩擦摆等工程方面的硬式光滑非线性振动系统引入到汽车的隔振系统中,依据隔振和硬式光滑非线性系统的基本模型,推导计算相关动力学方程,得到受迫振动条件下相应的幅频响应关系式。分析得知,通过减小阻尼比,降低弹簧静形变,并在一定范围内增大非线性恢复力的三次项系数,可明显降低振动幅值,增强隔振效果。同时通过Matlab软件,仿真得到系统的幅频响应特性曲线。对比仿真表明,硬式光滑非线性振动系统的有效设计可提高车辆交通工具的舒适性、稳定性,这样的设计有一定的工程参考价值。     

轴系横向振动边界参数的确定及轴承位置优化

通过对实船轴系可测试轴段进行横向自由振动模态测试,得到其固有频率及振型。并在有限元软件ANSYS中进行仿真,利用测试得到的固有频率及振型来确定轴系的边界参数,即轴系支撑刚度,得到一个正确的仿真模型。之后,根据振动模态分析原理进行中间轴承的位置优化。在一定螺旋桨激励力下,可将中间轴轴承振动位移减小一个数量级。     

多转速下曲轴模态分析对比

在计算曲轴频率和振型过程中,针对曲轴模态分析时一直采用的是自由模态,考虑由旋转产生离心力对曲轴频率和振型的影响,计算出多种转速情况下的频率和振型,并进行比对,充分说明曲轴在实际工作过程中产生的振动情况,结果更加符合实际情况。     

基于φ-OTDR的振动检测研究型综合实验设计

设计了基于相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的车辆振动检测研究型教学实验。包括φ-OTDR基本原理、实验场地选择、关键参数确定、振动信号检测以及信号处理算法设计等。实践表明,针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔依赖性问题,学生能融合所学数理知识提出一种简单、高可靠的振动信号检测方法。该方法不仅可以避免常规方法因差分间隔依赖性出现的振动误判问题,而且大幅增加了检测信号的信噪比。     

碳纳米梁受电压激励的非线性振动分析

选取电荷、广义位移为电路耦合机电系统的广义坐标,得到系统的动能、势能、电能及耗散函数。根据经典的拉格朗日-麦克斯韦方程建立数学模型,得到的振动方程是弱非线性Duffing方程。应用多尺度法求得系统的主共振的幅频响应方程,并进行了数值计算,分析了不同的参数对共振的影响。随着碳纳米梁长度和交流电压幅值的增大,振幅和共振区增大;随着碳纳米梁与固定极板间距和阻尼系数的增大,振幅和共振区减小。     

基于负刚度结构的驾驶室座椅悬架系统设计与评价（英文）

为了改善驾驶室座椅的隔振性能,提出了基于负刚度结构的工程机械驾驶室座椅悬架系统优化模型.通过设计座椅负刚度悬架结构(NSS),建立了负刚度非线性动力学方程,基于MATLAB对悬架系统的不同参数及其对动刚度的影响进行了分析,得到悬架系统最为理想的配置参数范围;同时提出了NSS优化模型,采用不同方法对振动传递特性进行了仿真分析.研究结果表明:优化后的座椅悬架系统的位移幅值与加速度幅值均明显减小,座椅垂直振动方向的四次功率振动剂量值与加权加速度均方根值分别下降了86%和87%,座椅有效振幅传递率和悬架系统振动传递率均下降,传递给驾驶员的振动的峰值频率均不在容易引起人体不适的关键频率值附近.这表明座椅悬架系统的设计对驾驶员受振后的身体健康状况没有任何影响,NSS悬架系统具有良好的隔振性能,提高了驾驶员的乘坐舒适度.     

混凝土悬臂梁损伤位置识别研究

为了研究混凝土悬臂梁损伤位置的动力识别问题,利用ANSYS软件,建立了损伤前后的不同模型,得到了悬臂梁损伤前后的前六阶频率变化规律,提取不同位置的振动位移,通过节点位移得到振型模态.由振型模态计算其曲率模态,由曲率模态引入的“D”值曲线在损伤位置会出现“尖峰”,通过“尖峰”位置可以较准确的判定损伤位置.     

简支梁振动特性的理论分析及实验研究

将简支梁简化为离散的多自由度模型,利用ANSYS仿真、瑞利能量法和连续系统振动的理论分析法以及实验模态分析方法得出其振动特性,并求解简支梁一,二阶振动的固有振型及固有频率。通过比较,总结出四种方法的异同点。