仰卧人体在三轴单向全身振动激励下的振动传递特性

研究了人体仰卧姿态下,振动的幅值大小和输入方向对人体头部和胸部振动传递率的影响。分别采用频率范围为0.5～20 Hz,振动幅值为0.2～0.8 m/s² r.m.s.的纵向、横向和垂直单轴随机振动激励,测量了12名男性被试者自振源至头部和胸部的振动传递特性。结果表明,人体头部和胸部振动传递率的共振频率在纵向方向上大约为4 Hz,在横向方向上大约为2.4 Hz,而在垂直方向上头部和胸部传递率的共振频率并不相同。在纵向激励下,仰卧人体各部位振动传递率随振幅变化而表现出的非线性特征最为明显。     

模块化Marx发生器机芯的力学环境适应性分析及优化设计

为研究Marx发生器机芯在公路运输条件下的力学环境适应性,基于随机振动理论和有限元分析方法对Marx机芯进行了仿真分析和随机振动试验。首先,建立了八级模块化Marx机芯的有限元动力学仿真模型,模拟确定了机芯的应力集中点;然后,通过振动台运输振动摸底试验修正了有限元模型,对机芯结构进行了优化设计,使Marx机芯整体一阶频率由15.4 Hz提高到19.7 Hz,降低了整机垂向的动力学响应,提高了机芯的力学环境适应性。试验结果表明,Marx发生器结构设计需要重点考虑其在垂直方向的可靠性;振动过程中,机芯整体连接稳定,振动应力集中于机芯与U型支撑杆连接处、支撑杆与支撑板连接的角片处,以及开关连接件处,是结构设计的薄弱环节。     

三轴振动激励下悬挂座椅垂向传递率试验研究

针对三轴激励下无源空气弹簧悬挂座椅垂向振动传递特性进行了试验研究。其中,垂向激励幅值设置为0.25 m/s²r.m.s.、0.5 m/s² r.m.s.或1.0 m/s² r.m.s.,纵向和横向激励幅值同为0 m/s² r.m.s.、0.5 m/s² r.m.s.或1.0 m/s² r.m.s.;座椅靠背倾角设置为0°、10°或20°。研究表明,垂向和水平方向振动激励幅值的增加均引起悬挂座椅传递率共振频率的降低,并影响座椅有效幅值传递率;在较小幅值(0.25 m/s² r.m.s.)的垂向振动激励下,靠背倾角对该共振频率也有一定影响。此外,垂向和水平振动幅值对座椅传递率的影响存在轴间耦合效应,当垂向振动的幅值增大时,水平振动幅值从0.25 m/s² r.m.s.增大到1.0 m/s²r.m.s.所造成的传递率峰值的变化程度将减小,反之亦然。     

四激励二维正交复合夹心式压电超声换能器的设计

提出了一种四激励二维正交复合夹心式压电超声换能器,换能器由四组纵向极化压电陶瓷晶堆、一个中心耦合金属块和四个外部金属圆锥组成。基于二维耦合振动机理和机电类比原理,建立了换能器的等效电路模型并推导了其谐振频率方程。利用有限元软件仿真分析了四激励正交复合换能器的频响特性和振动特性,并与其单独一个方向振子的振动特性进行了对比。加工了反相和同相模态的换能器,利用阻抗分析仪和激光测振仪测试了其频率响应和二维四向纵振动输出特性,并进行了大功率二维四向超声乳化实验测试。理论、仿真和实验结果表明:换能器具有反相和同相两个纵向正交共振模态,在这两种共振模态下均可实现二维四向纵振动输出,且换能器两个正交方向振子的纵向振动具有相互耦合加强的作用;等效电路法和有限元法所得换能器的共振频率和有效机电耦合系数与实验测试结果吻合,通过与单激励正交复合夹心式压电超声换能器的有效机电耦合系数对比,发现该换能器具有更高的有效机电耦合系数。     

全光纤激光多普勒测振仪空气耦合振动检测

采用外差探测方式, 建立了全光纤结构的激光多普勒测振仪,用来测量经空气传播耦合引起的散射体振动,以期感知振源振动信息。实验探索了散射体材料、固定方式和相对振源位置等对空气耦合振动的影响,得到了200~2700 Hz频率范围内6种散射体振动响应特性曲线。结果表明:通过空气耦合引起的散射体振动,在相同振源振幅下,散射体振动的振幅一般随频率升高而升高; 在材料、固定方式和相对振源位置等因素中,散射体材料对振动响应特性的影响是主要的,后两者只影响局部细节。     

电容式高膛压测试仪的动态特性分析

由于在压力的激励下新型电容式高膛压测试仪壳体产生的振动特性将影响测试仪的动态特性,因此着重研究了测试仪壳体的动力学特性,建立了壳体受外压作用时的动力学模型。理论计算表明,壳体径向振动的一阶振动频率在75kHz以上,而火炮膛压的频谱在5kHz以下,说明壳体振动对膛压测试精度的影响可以忽略。     

抗磁悬浮振动能量采集器动力学响应的仿真分析

分析了微型抗磁悬浮振动能量采集器中悬浮磁体的受力特性,发现了能量采集器的单稳态和双稳态现象,研究了能量采集器在不同工作状态下该两种稳态类型时的动力学响应特性.当能量采集器处于非工作的单稳态状态时,其动力学响应是在线性系统的基础上加入非线性扰动、幅频响应曲线向右偏转;热解石墨板间距越大,非线性扰动越强烈,右偏现象则越显著.当能量采集器处于非工作的双稳态状态时,其动力学响应比较复杂,出现倍周期、4倍周期以及混沌等非线性系统特有的现象.当能量采集器处于工作状态的双稳态状态时,其振动频率和外界激励频率保持一致,进行周期振动.该研究对抗磁悬浮振动能量采集器的结构设计具有重要的参考价值,为提高能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论指导.     

35 kV油浸式配电变压器噪声与振动测试*

配电变压器振动与噪声问题日益凸出,研究配电变压器振动与噪声特性对其振动与噪声控制具有重要意义。本文以一台35kV/800kVA油浸式配电变压器为研究对象,对不同激励电压作用下配电变压器铁心振动、油箱振动以及噪声进行测试。测试结果表明：配电变压器铁心、油箱振动与噪声具有相似频谱特征,均表现出以100Hz、200Hz为主要峰值的频谱特征;随着激励电压增加,变压器振动及噪声水平明显增大;变压器油箱振动值大于铁心,侧面振动水平较高,油箱正面和顶面振动水平略低。测试结果准确的反应了配电变压器铁心与油箱的振动与噪声特性,对于其噪声振动控制具有参考价值。     

电力变压器绕组振动声纹特性分析*

为更加准确分析变压器绕组的状态特征,本文提出一种基于多物理场耦合仿真的变压器绕组振动声纹特性分析方法。根据实验条件,建立变压器绕组振动噪声模型,考虑变压器绝缘油在噪声传播过程中的作用,对S13-M-200/10型号的油浸式变压器进行短路实验,测量油箱表面的振动加速度以及周围空间的声音信号。仿真结果与实测数据对比分析,油箱表面的振动加速度集中频率为100Hz,空间声音信号集中频率为100Hz和200Hz,验证仿真模型的有效性。最后,建立变压器机械故障的仿真模型,分析得到变压器发生机械故障时,声音信号中100Hz频率分量减少,200Hz频率分量增加,为变压器绕组故障诊断提供依据。     

气浮隔振平台模态实验分析北大核心CSCD

采用ANSYS有限元方法分析了光学平台的自由模态,并以有限元结果作为参考,完成了实际工况下的模态实验,识别了平台整体结构的模态参数,得到了平台在垂向和横向的一阶频率,频率值分别为126.77Hz和361.427Hz。根据分析,该平台的刚度满足光学试验的要求。     

试样激励下轻敲模式原子力声显微镜的非线性动力学特性

利用Euler-Bernoulli梁理论和DMT针尖-样品作用力模型建立了试样激励下轻敲模式原子力声显微镜(AFAM)系统的动力学方程,并应用非线性动力学分析方法对AFAM微悬臂梁的振动特性进行研究。通过合理改变超声激励幅值、超声激励频率和针尖-样品初始间距等模型参数模拟得到微悬臂梁的超谐波、次谐波、准周期和混沌振动现象,采用时间序列、频谱、相空间、Poincare截面和Lyapunov指数等方法对不同非线性振动特性进行表征。通过分析不同模型参数条件下微悬臂梁针尖-样品作用力特性,探索了微悬臂梁不同非线性振动现象的产生机制。此外,研究了AFAM微悬臂梁运动的分岔特性,发现当超声激励幅值和针尖-样品初始间隙连续变化时,周期、准周期和混沌运动交替出现。研究结果对AFAM系统非线性动力学行为分析和混沌振动控制提供了理论参考。      

不同荷载下高温超导磁悬浮系统的动态响应

针对YBCO块材和NdFeB永磁体构成的高温超导磁悬浮系统,研究了永磁体在不同荷载时系统的动态响应特性.实验结果表明,当振动频率较低时,悬浮系统动态响应与外加激励信号一致,外加荷载的改变对系统响应基本无影响.随着频率的增加,外加荷载对系统的影响明显增强.荷载越大,系统的抗干扰能力越强.这对高温超导磁悬浮系统的应用有一定...     

被动螺旋耳蜗力学模型

耳蜗是人体重要的感音器官,蜗管中的基底膜是所有微观组织的支撑结构,其与淋巴液之间复杂的耦合运动是耳蜗感音功能产生的首要条件.通过将耳蜗的长度划分为有限数量的元素,并给定径向分布,推导出一组控制方程,用于微力学和流体耦合.然后结合矩阵组合方程,得到基底膜和淋巴液完全耦合的响应.分析不同激励下基底膜的瞬时响应、不同频率激励时共振位置的时域响应以及基底膜质量及刚度变化对其生物力学行为影响和听力功能的作用.结果发现:基底膜质量及刚度的增大均导致最大响应减弱,但最大响应位置却向基底膜不同方向移动,前者向底部而后者向顶部向移动;变化的基底膜截面可以很快地降低耳蜗中部和顶部的特征频率,以达到较好的滤波和放大特定频率激励的效果,且可以让耳蜗对特定频率区(1000—3000 Hz)间有较高的分辨效果.     

高效半解析方法分析周期正交加筋板的振动-声辐射特性

为了对水下无穷大双周期正交加筋板结构模型在简谐面力激励下的振动响应及声辐射特性进行更为合理的理论预测与分析,建立了加筋板结构的数学模型。结合傅里叶变换、泊松迭加公式及空间波数法,将周期加筋板的振动响应及辐射声压表达为关于结构位移谐波分量的函数方程,对加筋板模型提出了高效分析求解方法并进行了谐波分量截断求解。验证了方法的正确性,并分析了结构的振动特性以及加强筋周期间距和扭矩对辐射声压的影响。结果表明,加强筋的扭转作用影响加筋板结构的振动模态频率,对于较高精度要求的工程应用,加强筋的扭转作用不能忽略。通过调节加强筋周期间距及横截面尺寸,可以降低薄板在较低频域区间的远场辐射声压。      

耦合型高频光纤振动传感器实验研究

提出了一种耦合型高频光纤振动传感器,并设计了相应的解调电路和信号处理系统.对高频振动信号的响应波形和频率进行了测量,研究了光纤传感器对不同的振动强度和不同方向的振动信号的响应,分析了不同结构和不同材质的传输介质对光纤传感器测量结果的影响.实验证明所设计的耦合型高频光纤振动传感器截止频率达到8 kHz,振幅测量灵敏度为325 mV/mm,频率和幅值响应误差小于1%.     

人体肱二头肌静态等长收缩振动模态研究*

本文研究肱二头肌静态收缩振动规律。利用多物理场有限元仿真软件COMSOL建立肱二头肌仿真模型,计算肱二头肌在静态时的本征频率及其模态,同时检测静态负荷弯举的肱二头肌肌声信号。模拟结果显示肱二头肌静态等长收缩振动模态主要有5种,且随振动频率的升高,振动模态趋于复杂。实验测量反映了肱二头肌静态收缩肌声振动能量集中在超低频区。仿真模拟结果与实验统计数据进行对比分析,发现肱二头肌在超低频区域振动的模态在y轴方向受力伸缩的同时,出现x轴和z轴方向的振动。振动主峰频率平均在12 Hz。     

非线性磁式压电振动能量采集系统建模与分析

为便于评价、优化磁式压电振动能量采集系统的性能,系统研究了该类系统的建模与分析方法,建立了非线性的分布参数模型用于描述系统的非线性动力学行为,并采用谐波平衡法给出了谐波响应的解析解.随后利用仿真模型分析了磁铁间距、加速度幅值、负载阻抗对输出功率的影响,比较了不同激励频率和加速度幅值下的最优阻抗.结果表明:双稳态特性适用于低强度的振动环境,且愈接近临界区域,输出功率愈高,而单稳态渐硬特性适用于高强度振动环境,其最优间距并不靠近临界区域;阱间大幅运动和阱内小幅运动均存在高低能量态共存的现象,愈接近临界区域,现象愈明显;激振频率是影响最优负载阻抗的决定性因素.     

TN型液晶电光调制实验研究

根据TN型液晶的工作原理和光学特性,提出了一种方波电压信号驱动的液晶电光调制实验方法,在此基础上,利用液晶电光效应实验仪,测量了扭曲向列相型液晶在不同频率、不同波形电压激励下的电光曲线和阈值电压,分析了激励电压频率、波形对电光曲线的阈值电压和陡度的影响.对加载于TN型液晶上的3 000 Hz方波实现了正弦波幅度调制,并分析了电光调制结果.此种电光调制方法可用于液晶材料对电信号响应特性的直观显示.     

水下复杂壳体结构在多源激励下的振动及声辐射特性研究

为了综合评估水下复杂壳体结构在多源激励下的振动与声辐射特性,专门设计了一个多舱段复杂壳体模型,分别进行了单台设备激励、多台设备激励的壳体振动与声辐射试验。试验结果表明,多源激励下的结构响应和辐射声场可以近似为单源激励下结构响应和辐射声场的非相干叠加。通过对激励源与结构响应、辐射声场之间传递关系的理论分析,讨论了以单源激励响应非相干叠加合成得到多源激励响应的合理性和误差。研究结果对复杂壳体结构在实际激励下的振动与噪声预报具有重要价值。      

低频随机振动和正弦振动对汉语清晰度的影响

目的：探索随机振动和正弦振动因素下生成语音在听觉效果上的变化规律。方法：随机振动采用频率范围2-20Hz,加速度为0.3G、0.5G、0.7G(有效值,下同）,正弦振动采用频率4、6、8、10、12Hz,加速度为0.3G、0.5G;在安静及信噪比分别为0dB和-6dB三种状态下对随机振动组、正弦振组及对照组3个组的语音材料进行清晰度测试。结果：和对照组相比,随机振动组,清晰度几科没有变化,正弦振动组,0.3G时4Hz、0.5G时6Hz和8Hz作用下语音清晰度有明显降低,检验结果非常显著。研究还发现,清晰度的降低随听音环境的信噪比的降低而变得严重;结论：正弦振动对发音人发音的影响,会使通话效果变差,并且在听音环境恶劣时尤为突出。