大跨机库桁架屋盖结构原型动力特性的实验研究

通过对跨度为(100+150m)的机库桁架屋盖结构的现场环境激励结构动力特性测试,利用谱分析方法对实测数据进行了分析,得出了结构的自振频率和振型.采用结构分析软件Midas建立屋盖的空间模型,采用特征向量法,得到了该结构的动力固有特性.有限元计算结果与动力试验结果在前3阶基本周期有相同的差异,各自所对应的振型吻合较好.结果表明环境激励下识别出该屋盖的低阶模态,可作为该机库的有限元模型修正和健康监测的基础.     

多维相关随机激励下梁结构响应求解方法

工程结构常受到多维的相关随机激励,本文利用解析法对多维相关随机激励下结构响应的求解进行了研究.利用相关系数描述多维激励之间的相关性,基于连续体振动理论,建立了梁结构在两端受到随机相关基础激励下的响应谱计算方法.针对某导弹舱段结构,进行了相关随机基础激励下结构的随机响应仿真分析,并与有限元计算结果进行了对比.结果表明:建...     

地基土—多自由度非线性结构相互作用体系的非平稳随机动力响应分析

本文应用一个改进的等效线性化方法探讨了地基土——多自由度非线性结构相互作用体系在随机地震荷载作用下的非平稳动力响应问题。对非线性恢复力模型采用一个具有三线性滞回特性的非线性系统。最后将在平稳Gauss过滤白噪声激励下的非平稳随机响应与Monte-carlo法的统计结果进行了比较,得出了较为满意的结果。     

基于Welch法的协方差随机子空间方法的模态参数识别

对工程结构进行环境激励下的模态参数识别具有重要意义,而随机子空间法作为适合环境激励下模态参数识别的时域方法,由于噪声和复杂激励的原因,会产生虚假模态、真实模态遗漏、系统自动定阶难和计算效率等问题,这些问题阻碍了该方法在实际工程中的广泛应用.本文提出了基于Welch法的随机子空间方法,通过Welch法对振动响应在频域进行去噪、降低环境激励和其他不确定性因素影响的处理,把结构固有模态从噪声和激励频率中突显出来,形成富含更多结构模态的Toeplitz矩阵,然后进行奇异值分解和状态矩阵计算,最后进行特征值分析.为了实现自动定阶,对不同奇异值分量构建的状态矩阵得到的特征参数,进行模糊C均值聚类分析和模态的平均相位偏移分析,剔除虚假模态,实现结构模态参数的自动识别.并把本文所提出方法应用于一座大跨悬索桥的实测加速度响应分析,和一座七十层的高层建筑的加速度响应分析,跟频域分解法、传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法的计算结果进行了比较,发现基于Welch方法的随机子空间法相比于传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法,在避免模态遗漏和计算效率方面有显著提高,而相对于频域分解法则在自动识别...     

时变环境与损伤耦合下桥梁结构频率及阻尼比的统计分析

对时变环境与损伤耦合下我国某斜拉桥的结构频率及阻尼比进行统计分析,以提高结构损伤识别的精度.首先,利用该桥的长期监测数据,采用环境激励技术结合特征系统实现算法识别该桥梁结构的频率及阻尼比;其次,利用人工神经网络算法建立该桥梁结构的环境温度与结构频率及阻尼比的关系模型;然后,通过统计分析,建立完好状态下该桥梁结构模态参数误差因子的概率分布模型;最后,通过分析不同时段与完好结构状态下该桥梁结构模态参数误差因子的相交概率比识别结构损伤,并利用该桥的实测结果验证所提算法的有效性.     

基于虚拟激励法的结构随机振动声辐射分析

论文基于有限元法、边界元法和虚拟激励法,对随机激励下结构振动声辐射问题进行研究.提出了一种计算随机激励下结构振动声辐射问题的新方法,其中,有限元法用于计算结构谐振响应,边界元法用于计算结构振动声辐射,虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题.数值算例表明,论文方法在计算精度上与传统方法等价,且更具高效性.     

面向纵向激励估计的波导模型识别方法研究

对于舰船推进轴系的螺旋桨激励,由于其工作环境和结构条件的限制,很难在实际工况下进行直接测量。通过测量轴系的振动响应对螺旋桨激励进行估计是一种可行的方法。本文根据激励反演理论,从推进轴系的一般结构形式出发,提出了适用于由轴系振动响应估计螺旋桨激励的理论模型。由等截面均匀轴入手,通过轴段的波动解来分析纵向振动;结合边界条件,推导了波幅系数递推关系,进而建立了推进轴系纵向振动的一般波导模型。根据振动响应和建立的波导模型来识别波幅系数,并反演螺旋桨纵向激励。将模态法与波导法相结合,对一般的变截面非均质轴段的波导模型和轴段间波导传递关系进行了论证。结果表明,模态法与波导法结合,可作为一般方法,根据实测振动响应对复杂轴系结构的波导模型进行识别。     

某型飞机关键部位结构应变预测

基于飞行参数预测飞机的结构应变对飞机结构强度试飞非常重要。因此,建立高精度的结构应变预测模型是保证飞机结构安全的关键。首先,对飞行实测数据进行机动识别,建立数据库;其次,考虑飞行参数的物理意义、机动类型等因素对飞行参数进行初选;然后,采用偏相关系数法对飞行参数进行优选;最后,利用多元线性回归法建立了飞机结构应变预测模型。本文以某型飞机关键部位结构应变为样本数据,采用三种飞控模式下的飞机实测数据对建模方法进行了验证,结果表明应变预测误差均小于5%,说明本文的预测方法具有可行性和较高的准确性。     

考虑胎路多点接触的电动汽车?路面耦合系统振动分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大, 使得轮胎动载荷增加, 且电机激励进一步加剧车轮振动. 同时, 轮胎与路面单点接触的简化模型, 其动力学计算结果与实际存在差别. 鉴于此, 考虑电机的电磁激励、胎路多点接触和非线性地基, 建立了电动汽车?路面系统机电耦合动力学模型, 通过Galerkin法推导了非线性地基梁的垂向振动, 利用积化和公式推导了非线性地基梁中非线性项积分的精确表达式, 提出了路面截断阶数选取的简易方法, 并通过路面位移响应的收敛性进行了验证. 在此基础上, 研究了胎路多点接触、非线性地基、电机激励、车速、路面不平顺幅值等对路面及车辆响应的影响. 结果表明, 非线性地基及多点接触对车辆响应的影响中, 轮胎动载荷的影响最大, 车身加速度和悬架动挠度的影响较小, 且考虑电机激励时, 二者对车辆响应的影响显著增大. 从对路面响应的影响看, 电机激励的影响最大, 非线性地基的影响次之, 多点接触的影响较小. 所建模型及研究方法可为电动汽车的垂向动力学分析提供一种新思路.      

典型卫星产品单轴和多轴随机振动试验振动效应对比研究

卫星产品振动试验是一种地面试验,用来考核产品经受实际振动环境的能力。多轴振动试验因其能更真实地模拟振动环境,是动力学环境试验技术的发展趋势之一。传统的单轴振动试验与多轴振动试验在振动效应的差异未有明确结论,这给卫星产品多轴振动试验技术的推广和应用带来了阻力。本文通过选取典型卫星产品用试验的方法从振动响应的角度对单/多轴随机振动的振动效应和不同条件下的多轴随机振动的振动效应进行了比较研究,并对典型卫星产品单/多轴随机振动的振动效应和不同条件下多轴随机振动的振动效应存在的差异进行了总结并得出了相应结论。

     

建筑结构对爆破震动的响应预测

介绍了一种在爆前即能预测建筑结构对爆破震动的响应的方法。通过预测结构地基的震动波形计算结构的抗震设计反应谱 ,用动力分析法计算结构在爆破震动作用下的响应。预测结果为结构所受内力的定量数值 ,并且还可通过不同延期时间下的预测结果比较 ,为爆破设计选取最佳延期时间。实际应用表明 ,预测结构可靠。此方法可用于预测结构在爆破震动作用下的安全性。     

弹性薄板结构的等效激励谱反演问题研究

在声纳基阵腔内机械自噪声预报问题的研究中,确定平台区激励一直是个难题,考虑振源设备激励向声纳部位传播过程的复杂性,通过测量平台区振动响应对其外部激励情况进行估算是最具可行性的一种方法。本文根据弹性薄板结构的振动模态理论和简支边矩形薄板的Navier解法,详细探讨了在外部激励的分布状态未知或难以确定的情况下,基于响应相似原则进行等效激励虚拟假设,利用实测板壳结构振动响应和模态参数对等效激励进行反演计算的一般原理方法,分别用解析法和有限元法对等效激励估计实验方案中影响结果可靠性的主要因素进行了分析论证。结果表明,等效激励法是一种适用于激励作用位置缺失情况下,可靠的便于工程应用的环境激励反演评估方法。     

弹性薄板结构的等效激励谱反演问题研究

在声纳基阵腔内机械自噪声预报问题的研究中,确定平台区激励一直是个难题,考虑振源设备激励向声纳部位传播过程的复杂性,通过测量平台区振动响应对其外部激励情况进行估算是最具可行性的一种方法。本文根据弹性薄板结构的振动模态理论和简支边矩形薄板的Navier解法,详细探讨了在外部激励的分布状态未知或难以确定的情况下,基于响应相似原则进行等效激励虚拟假设,利用实测板壳结构振动响应和模态参数对等效激励进行反演计算的一般原理方法,分别用解析法和有限元法对等效激励估计实验方案中影响结果可靠性的主要因素进行了分析论证。结果表明,等效激励法是一种适用于激励作用位置缺失情况下,可靠的便于工程应用的环境激励反演评估方法。     

层状地基中的单桩沉降分析

本文利用薄层法得出层状地基在内、外部荷载作用下的位移格林函数,并由此结果求得层状地基的柔度矩阵。在此基础上,文中利用子结构法分析单桩的沉降问题,并与工程实测进行了比较,二者较为一致,说明了本文方法的有效性。     

异常天气条件下潮位过程神经网络补遗预测方法的研究

以异常天气条件下的实测潮位过程为研究对象,根据其为非平稳时间序列的特点,以人工神经网络BP算法作为预测工具,对潮位时间序列中缺失的数据进行补遗建立:差分方法人工神经网络模型;同一海域邻近潮汐测站潮位过程对应预测的去平均值法人工神经网络模型;对增减水现象潮汐过程预测的气象资料数据库人工神经网络模型。以实测资料验证上述方法的可行性,并取得了很好的预测结果。     

基于首次超越破坏时间概率的结构动力可靠性分析

对结构非线性动力系统的首次超越破坏(失效)进行研究。首先,采用等效线性化与随机平均方法,推导出了首次超越破坏时间的结构失效概率分布函数,并对单自由度非线性体系的失效概率进行了分析。其次,采用虚拟激励法对多自由度滞变结构体系进行了随机响应计算,结合首次超越准则(双侧界动力界限),研究了随机地震激励下高层结构的各楼层与结构整体可靠度。研究表明:在激励和破坏界限值相同的情况下,非线性体系的首次超越破坏时间概率要比相应线性体系的小;并发现了在随机地震激励下高层结构的薄弱层楼层的位置。该方法对结构的性能设计与控制具有指导意义。     

不同路面激励下车内噪声预测与板件声学贡献量分析

利用有限元模拟计算的方法对不同路面激励下车内噪声进行了预测, 并分析了板件对声 学的贡献量. 使用MATLAB软件生成了B级和C级路面谱. 由NASTRAN软件计算 出车身结构在不同路面谱激励下1$\sim$200\,Hz的频率响应结果, 在LMS Virtual. Lab声学软件中, 根据声传递向量技术预测驾驶员和乘客耳旁声压级响应. 还探讨了 声腔结构表面阻抗特性对车内噪声的影响. 并针对C级路面谱激励, 通过车身各板件对 驾驶员右耳声压的面板贡献量分析, 找出了结构优化的重点区域, 为降低车内声压检测点噪 声进行相关的声学处理提供参考依据.     

土-结构相互作用体系合成模态阻尼比的振动台模型试验研究

本文籍振动台模型试验。研究了SSI体系的合成模态阻尼比问题。文中首先阐明了在SSI体系直接动力分析中应采用合成模态阻尼比的观点。研究了合成模态阻尼纟的实测确定方法。并在不同工况下，通过对模型不同部位测点的传递函数，基本频率，基本合成模态阻尼比等实测数据考虑，验证了SSI体系合成模态的存在性，合成模态阻尼比与相同应变下不考虑相互作用的单纯地基土体或刚性地基结构阻尼比的差异性及其在递增动力作用下的变化规律。     

环境激励下基于小波包分析的结构损伤预警方法

将环境荷载激励技术与小波包分析相结合,提出对环境激励下的结构动力响应计算虚拟脉冲响应函数并在此基础上计算结构的小波包能量谱及其损伤预警指标,用以表征结构动力系统的损伤状态.通过Benchmark试验模型模拟结构的多种损伤状态,采集模型在环境激励下结构损伤前后的动力响应,计算了结构损伤预警的小波包能量谱及其损伤预警指标.试验结果表明,环境激励下基于小波包能量谱的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,可以准确地判定结构初期损伤的发生.     

考虑土-结构相互作用下桥梁震动的半主动控制研究

研究了考虑土-结构相互作用下桥梁结构的MRD半主动震动控制.将桥梁结构简化成14自由度模型,作动器布置在桥台和主梁之间.采用子结构方法考虑土-结构之间的相互作用.为简化计算,地基阻抗函数采用与激励频率无关的时域阻抗函数.分别用LQR和H_∞控制算法控制桥梁结构的响应.研究表明:在场地土较弱时,土-结构相互作用明显改变结构的动力特性,对桥梁结构的MRD半主动控制的控制效果有重要的影响;控制理论设计的控制器更具有鲁棒性,在剪切波速较大时,控制效果和LQR半主动控制接近;在剪切波速较小时,仍然对桥梁结构有控制效果,而LQR半主动控制的控制效果变差,甚至是增大结构的响应.