基于小波包的爆炸容器振动分析

首先介绍了小波分析与小波包分析的原理和特点,然后给出了实际的爆炸容器振动的实验测试结 果,最后应用小波包分析计算了其振动分量的时频分布情况,并对时频分析结果进行了讨论。分析结果表明, 爆炸容器的振动信号能量分布处于较宽的频带范围,振动能量随时间变化的发展出现剧烈的变化,隔震沟衰 减了信号主要频带范围内97%的能量。     

柱体流激振动能量俘获理论与技术研究若干进展

潮流能分布广泛,且储量巨大,具备巨大的规模化开发利用价值.流激振动是一种常见的流固耦合现象,通过柱体流激振动能够在流速较低时实现有效的能量转换,基于柱体流激振动的能量俘获技术在未来具备广阔的工程应用前景.近年来,针对柱体结构流激振动特性和能量俘获性能,出现了大量的实验和数值仿真研究工作.文章全面阐述了多种截面形式的单个柱体、柱群结构流激振动能量俘获理论与技术方面的研究进展:对于单个圆柱流激振动能量俘获,目前已基本揭示了被动湍流控制器参数、系统阻尼、雷诺数和边界条件等因素对能量俘获性能的影响规律,基本完成了理论和技术积累;对于非圆截面柱体流激振动能量俘获,已初步明确特定来流攻角、系统质量比、系统阻尼、系统刚度和雷诺数条件下三角形、四边形、多边形与异形等多种截面形式柱体的流激振动作用机理和能量俘获能力;对于柱群的流激振动能量俘获,各柱体振子之间存在流场干涉,需要合理设计柱体排布形式、柱体间距和系统阻尼等参数,实现流体能量俘获最大化.通过综述国内外流激振动能量俘获理论和技术方面的研究进展,对今后该问题的研究进行了力所能及的展望,期望促进流激振动能量俘获理论的发展和流激振动能量转换装置的工程应...     

基于小波变换的爆破振动信号能量分布特征分析

为了深入研究爆破地震波特性,应用小波变换方法对具有短时非平稳特点的爆破振动信号进行了能量分布特征分析。根据小波变换的时-频特性和分层分解展开关系,将爆破振动时间历史信号用分层重构信号进行扫描,应用这些信号得到了不同频率带上爆破振动的相对能量分布和振动强度的时间变化规律。爆破振动信号实测结果分析表明,基于小波变换的能量分布特征分析可以更准确地给出爆破振动信号的细节信息。研究结果为分析爆破振动结构安全性提供了新的途径。     

PROGRESS IN MEASUREMENT TECHNOLOGY FOR DRILL STRING VIBRATION

随着深井、超深井数量的快速增加, 钻柱振动导致的钻具失效问题更加突出. 针对钻柱振动的研究可分为理论与数值模拟、测量分析两种方法. 由于钻柱振动具有复杂的非线性特征, 使得理论与数值模拟研究受到了很大限制, 因此井下振动测量技术的研究显得尤为重要. 本文比较全面和系统地介绍了国内外钻柱振动测量技术研究现状和进展情况, 并对几个应用较为成熟的国外测量系统的工作原理、分析方法及应用技术进行了详细的综述. 所得结论可为我国井下振动测量技术的发展提供重要参考.     

振动能量俘获专题序

振动能量俘获技术需要进行多学科交叉融合, 只有能量俘获结构与外接电路协同工作并形成自供能系统, 才能将环境或宿主结构的振动能量最终高效地转化为无线传感网络长久稳定的电能. 通过解决一些非常棘手的力学难题, 振动能量俘获系统的效率可以得到有效的提升, 这其中包括能量俘获结构设计、动力学建模、理论分析、力电耦合机理的研究等. 这是振动能量俘获技术在各个学科应用中所面临的挑战, 同时也是一个共同发展、相互促进的机遇. 通过突破振动能量俘获技术的瓶颈, 将能量俘获推向更广的商业应用平台. 为了提高振动能量俘获系统的效率及其实用性, 需要解决一些基本问题, 包括: (1)如何设计与环境或宿主结构振动特征相匹配的能量俘获结构？(2)如何建立振动能量俘获器的精确动力学模型？(3)如何揭示其中的力电耦合机理？(4)如何高效存储振动能量俘获器产生的能量？围绕上述问题, 《力学学报》组织了《振动能量俘获》这一专题. 由于篇幅限制, 该专题包含了3篇综述论文和11篇研究论文, 从侧面反映了国内科研人员在该方向上的一部分最新研究进展, 供读者参考.      

非线性振动能量俘获技术的若干进展

随着工程中低功耗电子设备和自供能无线传感网络的迅速发展, 使得振动能量俘获在航空航天工程、机械工程、生物医学工程和可持续能源工程等领域得到了广泛地应用. 振动能量俘获不仅可以将振动能转化为可用的电能为微电子设备供电, 还能减少有害振动保护仪器设备. 根据振动能量不同转换机制, 可以将振动能量俘获系统分为静电式、电磁式、压电式、磁致伸缩式、摩擦起电式以及它们的混合式. 其中压电和电磁振动能量转化机制由于结构简单、容易组装、能量转换性能高等优点, 已被广泛应用于各种工程领域中. 受极端环境干扰, 工程中容易出现宽带、低频等振动, 迫使振动能量俘获技术向非线性方向迅猛发展, 进一步吸引了诸多学者对振动能量俘获系统的结构和电路进行优化设计研究. 本文首先综述了非线性振动能量俘获技术近十年来的研究进展, 主要包括设计技术基础、非线性结构设计、动力学分析等方面的研究现状. 其次, 重点阐述了振动能量俘获与振动抑制一体化的主要研究成果, 包括非线性准零刚度和非线性能量汇在振动能量俘获领域的应用. 最后, 总结了振动能量俘获外接电路和主动控制策略的优化设计, 分析了进一步提升非线性振动能量俘获效能的有效方法.      

基于能量传递规律的海洋立管涡激振动抑制研究

涡激振动是造成海洋立管疲劳损伤的重要因素, 抑制振动能够保障结构安全, 延长使用寿命. 多数涡激振动抑制方法基于干扰流场的方式, 但在复杂环境条件下, 仅通过干扰流场对振动的抑制效果有限. 因此, 从结构层面考虑开展了海洋立管涡激振动抑制研究. 基于能量传递的理论, 阐述了立管涡激振动过程中的能量传递规律. 振动能量以行波形式由能量输入区传播至能量耗散区, 主要在能量耗散区被消耗. 通过局部增大能量耗散区的阻尼, 增加振动能量在传播过程中的消耗, 实现涡激振动抑制. 为了求解立管涡激振动响应, 构建了尾流振子预报模型, 并根据实验结果验证了理论模型的可靠性. 基于理论计算得到的能量系数, 判定立管涡激振动的能量输入区和能量耗散区. 通过对比立管增大阻尼前后的响应, 分析了涡激振动抑制效果. 研究结果表明: 在能量输入区增大阻尼对涡激振动的抑制效果并不显著; 在能量耗散区增大阻尼使能量衰减系数达到临界值之后, 能够显著降低立管上部和底部的涡激振动位移; 当能量衰减系数超过临界值后, 继续增大耗散区阻尼对涡激振动抑制效果的提升不明显.      

热荷载作用下薄板振动能流的可视化研究

基于振动声强法研究了热荷载作用下矩形薄板中振动能量的传递和分布特性.首先,得到热荷载作用下薄板的振动方程,并详细给出了热荷载作用下薄板振动声强的表达式,可利用模态叠加法求出薄板振动的横向位移.之后,利用流线可视化技术,通过流线图显示出薄板振动时能量流出的位置,能量被吸收的位置和能量的流动路径.最后,通过具体的数值算例分析了热荷载和机械荷载对薄板振动时能量流动的影响,数值模拟表明施加热荷载后会改变机械荷载对薄板中振动能量流动的影响,使振动能量的流动路径发生明显改变,且在不同的热荷载作用下,通过改变机械荷载可以抵消热荷载对振动能量流动的影响.     

失谐周期结构中振动局部化问题的研究进展

周期结构在工程中有很多应用实例, 其具有频率通带和禁带等特殊力学性质. 失谐可使周期结构的力学特性产生本质变化, 即失谐周期结构中存在振动局部化现象.局部化破坏了周期结构模态的规则性, 在外激励下会使结构某些部位的响应幅值过大, 产生能量积聚, 甚至导致结构发生疲劳破坏. 因此分析失谐周期结构中振动和能量的传播方式与规律具有重要的理论与实际意义, 可以为重要子结构的振动控制和减振设计提供理论依据. 针对一维直线型周期结构、循环周期结构以及二维周期结构等, 综述了其中的振动局部化问题的研究现状,主要集中于力学模型的建立、振动局部化问题的研究内容、分析方法和主要研究结果等, 并提出了值得进一步研究的问题.      

质量周期分布对偏心旋转环状结构自由振动的影响

工程实际中,某些旋转对称设计结构由于存在制造安装误差常呈现偏心旋转状态,进而影响结构稳定性.针对该类环状周期结构,考虑其偏心运动,研究附加质量周期分布参数以及偏心率对系统固有频率与动力稳定性的影响.首先,在环状结构上建立随动坐标系,利用Hamilton原理建立动力学模型.其次,采用经典振动理论求解系统的特征值,分析不同参数组合下的模态特性和不稳定性.最后,利用数值法计算系统的动态响应,并与解析结果进行对比.结果表明,当附加质量个数与波数满足一定关系时,固有频率发生分裂;对于不同的偏心率和周期分布特征,系统在不同转速下动力性能差异较大,适当提高偏心率、选取合适的附加质量个数及大小可有效抑制不稳定性.此研究有助于分析工程实际中该类结构的动力学稳定性,为其振动控制提供借鉴.     

滑坡防治工程安全性评价研究

滑坡灾害防治是一门综合性工程,防治工程的安全性取决于滑坡勘察、设计以及施工质量,本文就滑坡治理过程中各阶段易出现的问题予以实例说明,探讨滑坡防治工程中应注意的几个问题,对这些经验教训进行总结,同时强调监测在防治工程中的作用,其对于滑坡防治工程具有一定借鉴意义。     

工程系统可靠度的逻辑分析与优化设计

基于结构逻辑图的理论，提出了以下确界算子和上确界算子分别作为串联与并联系统可靠度的计算模型；形成了复杂工程系统可靠度的逻辑分析方法。在此基础上，应用多阶段决策算子法，成功地求解了工程系统可靠度的优化设计问题；给出了桁架结构优化的数值计算例题。     

曲线梁研究进展

曲线梁在工程中的应用非常广泛, 但由于曲率的影响, 导致梁内弯矩和扭矩的耦合, 使得 曲线梁的研究相对直梁非常复杂. 本文从4个方面较为详细地评述了近年来国内外曲线梁的 研究进展情况. 从曲线梁的平衡方程、几何方程和基本微分方程出发, 概述了曲线梁静动力 学的基本理论、建模及分析方法; 面内面外振动及分析方法; 非线性问题及分析方法; 特别 评述了有限元单元法在曲线梁研究中的应用, 论述了各种曲梁单元的优缺点; 对复合曲线梁 的发展及理论研究进行介绍; 推导了空间曲线梁非线性动力学方程; 最后提出了值得进一步 研究的方向及采用的方法.     

践行工程科学思想的体会

郑哲敏先生一生积极践行和倡导钱学森先生的工程科学思想, 传承和发扬工程科学思想对推动我国技术创新有十分重要的现实意义. 本文首先阐述了工程科学的定义、方法论和特点, 强调了提出新的解决方案是工程科学的核心内容以及工程科学家对技术创新的作用. 其次通过分析水下爆炸处理地基、三峡围堰相关技术等工程案例, 诠释了工程科学在技术创新中的作用; 讨论了工程计算与数值模拟的理论基础及工程科学属性, 选取广义计算变量、构建解的结构是数值模拟中创造性的工作; 连续非连续计算方法的核心在于构建了计算过程中时域内可增减的广义计算变量, 列举了几个体现工程科学方法论的计算案例; 介绍了滑坡灾害防治关键力学问题研究中践行工程科学思想的工作, 讨论了监测与数值模拟相结合的可行性及渐进破坏和破裂度概念. 最后基于开发高压卸荷矿石粉化技术的认知提出了岩石物理学发展的几个工程科学研究方向.      

工程岩体卸荷破坏机制研究的现状及展望

综合讨论了工程岩体的性质、卸荷破坏的特点及其机制; 回顾了工程岩体卸荷破坏机制的研究现状, 对当前工程岩体破坏研究的主要问题和今后的方向进行了探讨与展望。     

上海地铁隧道建设中工程地质条件及主要地质问题研究

随着上海地铁隧道建设大规模的展开,建设中面临的工程地质问题日趋凸现。本文结合上海市特有的地质条件,分析了与地铁隧道建设相关的工程地质条件,包括工程地质结构特征及浅部含水层地下水位特征。在此基础上,对地铁车站基坑开挖以及区间隧道施工可能面临的工程地质问题进行了分析研究,绘制了市中心地区工程地质问题严重性程度分区图,可为工程设计、施工提供从参考依据。     

三峡工程地质勘察研究的理论与实践

举世瞩目的三峡工程目前已进入关键的建没阶段。本文从区域稳定与地震危险性、水库区工程地质与环境地质、水库诱发地震、坝址及建筑物工程地质以及天然建筑材料等五个方面论述三峡工程长期以来所进行的工程地质勘察研究工作,并着重对三峡工程区的地质地震问题作了较为详细的探讨。最后对这一巨型工程的地质勘察工作进行了经验总结。     

反扰力振动控制理论及其在井塔消振中的应用

应用反扰力振动控制方法，通过施加一个与原扰力在相位上相反的控制力，来抵消原扰力对结构的影响。此法用于实际的矿井井塔建筑结构消振工程，取得了消振９０％以上的显著效果，从而证实了此法的正确性和有效性。此法在动力荷载扰力作用下的建筑结构振动控制工程中，具有重要的应用价值     

工程开挖的结构效应与防治对策──以兰州西郊滑坡为例

开挖引起的滑坡作用不仅取决于斜坡带本身的地质结构,更取决于工程开挖与斜坡地质结构相互作用,因此科学地工程开挖可以避免这类地质灾害的发生。本文以2001年7月1日发生在兰州西郊白垩系砂岩顺层山坡上天然气长输管道管沟深开挖引起的岩层滑动和由此造成的兰州市煤气管道大变形问题为例,揭示了层间剪切带的工程开挖效应和对边坡稳定性的控制作用,总结了此类地质灾害教训。     

里下河古潟湖相软土基本工程特性与形成机理的关系

淮盐高速公路穿越的里下河地区,广泛分布有高含水量、高压缩性古潟湖相软土,工程性质很差,该层软土的工程性质与里下河古潟湖的形成机理密切相关。本文在对潟湖形成一般模式总结的基础上,结合苏北地区第四纪以来沉积环境及区域地质地貌变化情况,得出里下河古潟湖相软土的形成机理,并对淮沿高速公路盐线典型地段土样工程性质进行分析,根据土的工程性质的垂直变化,判断古潟湖相软土的分布情况,进而寻找古潟湖相软土工程性质与其形成机理之间的关系。