三维周期有砟轨道结构弹性波传播特性及波叠加法试验验证

为探究高速铁路有砟轨道结构中的弹性波波动行为,基于周期结构理论,采用广义平面波展开法,建立包含道砟在内的三维周期有砟轨道结构模型。然后,进行波叠加法的推导,从试验的角度反演弹性波的传播规律,验证三维轨道模型的正确性。在此基础上,计算并分析结构的能带分布以及道砟结构参数对轨道结构弹性波传播的影响。结果表明:广义平面波解析法与波叠加试验方法得到的能带分布结果基本吻合,所采用的方法正确可靠;三维有砟轨道低频阶段存在0~62,63~138,160~169和181~224 Hz共4个局域共振带隙;道砟对轨道结构频散特性的影响主要集中在低频阶段,提高道砟剪切刚度会增强结构在带隙频段内的衰减能力,剪切刚度从50 kN·mm^(-1)增至90 kN·mm^(-1),频带隙的总宽度则从180 Hz减至170 Hz,带隙宽度减小率不断提高;道砟参振质量主要影响2阶、4阶带隙的宽度,单个道砟参振质量考虑为500 kg时低频带隙宽度最大,对振动的衰减量也最大,而当它从500 kg增至800 kg时低频带隙总宽度则减小8.9 Hz。

集中阻尼弦初值问题的解析复模态叠加法

实际工程中常用黏滞阻尼器对斜拉索进行减振,然而基于阻尼拉索系统模态叠加法求解系统动力时程问题的研究还很少。研究设置集中黏性阻尼器的拉索在任意给定初始条件下的自由振动问题,提出采用解析复模态叠加法进行求解的思路。给出系统复模态正交性条件,并提出利用正交性条件确定复模态叠加系数的思路。通过三个数值算例,验证了方法的正确性和高效性。该文计算结果表明,对于集中阻尼弦初值问题,一般只需利用系统的前数阶模态进行叠加即可得到理想的结果。

可恢复功能复合结构体系基于复模态叠加法的响应分析和应用

可恢复功能复合结构体系利用黏滞阻尼等耗能机制可显著提高抗震韧性水平,同时导致其非比例阻尼特征更加突出,采用传统振型叠加法进行响应计算会产生较大误差。为建立该类体系面向抗震韧性的设计方法,该文在前期研究基础上,推导得到可恢复功能复合结构体系分布参数模型复模态正交性条件,建立了该类体系基础激励下动力响应的复模态叠加计算方法。在验证推导正确性后,将该方法应用于两个方面:传统振型叠加法响应计算误差分析和复合体系的设计参数选择。结果表明:相比于振型叠加法只在非比例阻尼不显著的情况具备较好的计算精度,复模态叠加法不仅可以更加准确地计算地震响应,而且可以量化黏滞阻尼对结构响应的控制效果,对于指导该类体系的设计具有参考价值。

基于单元辐射叠加法的水下矩形板声场重建

为解决等效源法在水下结构声源声场重建中存在的虚拟等效源配置位置难以确定、求逆过程中传递矩阵病态性过大的问题,本文提出了基于单元辐射叠加法的水下结构声源声场重建方法。该方法利用结构声源边界元法建模思想与声场波叠加原理,建立了声源表面振动与辐射声场之间的振声传递关系,得到可快速计算的振声传递函数,并利用该函数作为传递算子进行声场重建。通过对矩形板的声场重建仿真,验证了本文方法相比等效点源近场声全息具有更高的重建精度,且具有更大的有效全息距离。通过在不同阵元数、信噪比情况下的仿真分析,进一步证明了本文方法能够改善水下结构声源的声场重建精度。

基于错位叠加法的同步液压马达冲击故障成分的降噪提取

同步液压马达经常工作于高负载条件下,对其进行在线故障监测可有效避免严重安全事故和经济损失。为提高故障监测的准确性,提出了一种基于改进的错位叠加法的同步液压马达故障成分自适应降噪以及提取方法,并以同步液压马达的齿轮磨损状态的声信号为对象进行了研究。实验表明,该方法对同步液压马达齿轮磨损状态的冲击故障成分具有良好的降噪和提取效果。

基于统计波叠加法的流激平板声辐射数值算法研究

结构流激噪声是一个多场耦合的复杂问题,以平板流激噪声为例,提出一种预报流激结构噪声的统计波叠加方法,该方法首先利用有限元耦合波叠加方法获取系统传递函数矩阵,并参考随机声振理论半经验公式构建湍流脉动压力激励谱矩阵以获得流激噪声。该研究给出了预报平板流激噪声的详细流程,通过与统计有限元法以及统计边界元法等传统理论计算结果进行比对,指出了该算法的准确性和高效性,最后给出了影响统计波叠加法计算精度的关键参数。该研究成果为结构振动噪声控制提供了预报方法和技术支撑。

大型衡器检测中叠加法的几个技术问题方案探究

随着我国科技水平地不断提高,多种先进方法和设备广泛应用于各个行业。叠加法检测法在检测精度和实际操作中具有显著优势,在大型衡器检测过程中应用率较高,但在具体应用中会遇到一些难以解决的技术问题。因此,为了保证其检测的可靠性,需采取相应的措施,保证最终检测结果精准可靠。本文根据大型衡器检测中的叠加法,对如何解决结构、力源、加载点等技术问题进行探讨。

基于服务单元叠加法的病种成本核算与管理研究

医疗成本核算改革和医院薪酬绩效改革是推动公立医院高质量发展的重要举措。结合绩效考核指标优化医疗成本核算方法,是薪酬绩效改革落地实施的前提条件。本文以样本医院剖宫产等5个病种为例,梳理应用服务单元叠加法的病种成本核算及分析流程,探讨服务单元划分方法,提供病种成本融入绩效考核体系的具体思路。

基于模态综合法和模态叠加法的密集模态结构响应重构

提出一种基于模态综合法和模态叠加法的密集模态结构响应重构方法,通过两次坐标变换将全结构缩聚为自由度更少的超单元模型,将超单元模型的模态分为密集模态和剩余模态。通过经验模态分解法分离出已知响应中单阶的剩余模态响应,进而重构出待测位置的剩余模态响应,待测位置的密集模态响应可由模态振型和剩余模态计算得到,通过模态叠加法实现在密集模态下的时域响应重构。进行了数值模拟研究,将待测位置响应的理论值与重构值进行比较以验证该方法的精度和效率,此外还详细研究了主模态数量、子结构划分方式、测量噪声和阻尼对重构结果的影响。结果表明:该文方法通过模型缩聚大大减少了重构的数据量,并且改善了传统EMD方法不能分离频率间隔较小的模态而无法实现响应重构这一不足,无论密集模态存在与否都可适用于结构的应力、应变、位移、加速度等多种动力响应的重构。

基于位错叠加法和改进概率神经网络的离心泵故障诊断方法

提出了一种基于位错叠加法和改进概率神经网络的离心泵故障诊断方法以解决现场强背景噪声下基于离心泵声辐射信号的在线故障诊断问题。首先利用位错叠加法对采集的离心泵声辐射信号进行降噪处理,增强声辐射信号中的故障信息,提高信噪比;然后提取声信号时域特征以构造时域特征矩阵,通过主成分分析法对获得的时域特征矩阵进行降维处理,将降维后的信号作为机器学习概率神经网络的输入;同时用哈里斯鹰优化算法来优化概率神经网络参数得到诊断模型,继而用改进的概率神经网络对离心泵故障进行模式识别,并与多种诊断方法进行比较。实验结果表明:位错叠加法能够突出信号特征、实现信号增强,改进的概率神经网络具有良好的离心泵声辐射信号在线故障诊断能力。

考虑过阻尼模态参与的改进复模态叠加法

为处理非比例阻尼系统可能出现的过阻尼模态,提出了一种改进的复模态叠加强迫振动分析方法,建议无论模态是否过阻尼,复模态振动分析时应成对使用复模态.以一个连接任意布置外部阻尼器的悬臂梁典型非比例阻尼系统为例,其第1阶模态会随阻尼系数的增加而过阻尼.在厘清复模态响应与实际动力响应关系的基础上阐述了采用改进复模态叠加法获得时域响应、传递函数和方差的完整理论方法.将方程分为实部和虚部,使得原复数域运动方程成为基于实数矩阵的增广状态空间方程,从而克服了采用复数矩阵计算时变响应的困难.此外,针对基于白噪声滤波的外部激励,提出了一种高效方差响应评估方法,降低了计算资源消耗.结果表明,相较于假设模态法,复模态叠加法的结果更接近于有限元结果.基于遍历法研究最优阻尼器参数和位置时,采用多个小阻尼阻尼器优于单个大阻尼阻尼器.

正交球面波源的近场声全息射线波函数波叠加法

在基于传统波叠加法的近场声全息技术中,多采用辐射球面波的单极子作为等效源,易导致传递矩阵病态,利用射线波函数替换球面波函数可有效改善传递矩阵病态性。然而,以往的射线波函数法采用格林函数的方向导数作为波函数,其解析表达式复杂,计算效率低。此外,以往方法的波函数指向设置对节点分布方式要求较高,限制了其应用的灵活性。针对上述问题,采用(n, 0)阶的球面波源重新构造了一系列射线波函数,该射线波函数可利用球Hankel函数和Legendre多项式的递推形式方便地计算出其任意阶的表达式,大幅提高了效率。通过改进射线波函数的主指向设置,使其在实际使用中更加灵活,提出一种基于正交球面波源的射线波函数波叠加法。利用正四面体辐射体、两端带球帽的圆柱辐射体和简支矩形钢板声源3个数值仿真,对比验证了传统方法和所提方法在声场重建中的效果。仿真结果表明:在声场细节信息较为丰富的高频下,即便采用正则化方法求解,传统波叠加法由于传递矩阵病态严重,在3个仿真中均难以保证重建精度,误差为20%左右;而建立的射线波函数法则有效降低了传递矩阵的条件数,改善了系统病态性,获得了更高的重建精度,误差在5%~10%之间,说明了所提方法更具优越性。

分层叠加法在组织分析和设计中的应用

为了更好地分析和设计织物组织,针对二重、夹芯、双层等纱线具有上下层叠关系的织物提出分层叠加法,根据织物自身具有的纱线上下层叠空间关系,以不同色相的深浅色组来表示不同织物层的经纬纱线,依次从下层、夹层到上层逐层叠色绘制。分别以织物CAD和Photoshop(PS)为应用条件介绍分层叠加法的绘制方法,并举例说明该方法在织物组织分析和设计中的应用。使用织物CAD绘制时,由下往上依次叠加画出里层纱线及其交织规律、连接线、表层纱线及其交织规律;使用PS绘制时,各层纱线及其交织规律分别画在不同图层,按织物表里层关系调整图层上下位置。分层叠加法使织物组织绘制过程更加直观、清晰、便捷,有利于帮助设计者对织物的分析、理解和创新。

谐波叠加法在道路谱重构中的改进与应用研究

三维路面的数值模拟是车辆虚拟道路试验中的重要研究课题,而道路谱的重构与分析是其中的核心内容。谐波叠加法作为常用的道路谱重构方法,具有良好的适用性及精度。但在解决非规则分布的复杂道路问题时存在着重构精度不足以及计算效率不够等问题。为此,在原有的谐波叠加法基础上,提出基于改进谐波叠加法的道路谱重构方法。通过三次样条插值技术对谐波叠加法进行改进,以正定平方分解(Cholesky)次数来减少计算内存,从而提高道路谱重构精度。研究发现,相较于传统的谐波叠加重构方法,基于改进谐波叠加法的道路谱重构算法运行模拟时间大大减少,但是精度明显提升。与直接测量法、载荷谱迭代法、谐波叠加法以及滤波白噪声法等相比,基于改进谐波叠加法的道路谱重构精度在90%以上,具有显著优势。基于改进谐波叠加法的道路谱重构模拟仿真,重构的路面功率谱与标准路面谱能很好地契合,得到更加满意的仿真效果,在车辆虚拟道路试验中具有一定的实践应用价值。

基于矩形单元波函数叠加法的平面近场声全息

波叠加法和等效源法都是平面近场声全息中的常用方法。传统波叠加法需要对所有单元计算数值积分,效率较低;等效源法直接将单元积分简化为单极子点源,计算效率获得提高,但其过度简化导致精度损失。针对以上问题,在基于波叠加法的平面近场声全息基础上,提出一种替代矩形单元积分的波函数叠加法。该方法将矩形单元的积分声场表示成Helmholtz方程球面波谱的波函数形式,并结合球面波谱的性质,将单元的远场球面波谱内推至近场,由此获得了与矩形单元积分声场等价的外部声场显式波函数解析表达式,有效避免了传统波叠加法的数值积分以及传统等效源法的过度简化。利用矩形简支板的近场声全息算例对比了所提方法、传统波叠加法以及传统等效源法的重建效果。结果表明:所提方法在全频段的声场重建精度均高于传统等效源法,在高频段的重建精度高于传统波叠加法,其计算效率显著高于传统波叠加法。

基于成因分析法和周期叠加法的中长期天然来水预测分析

由于地理位置原因,东北地区年际降水量变化大,科学有效地预报该地区中长期来水是合理进行水库调度工作的关键。文章讨论了二松流域和鸭绿江流域的气候特点,基于其间云峰、水丰、白山、丰满4座水库1986—2021年的年天然来水资料,运用成因分析法和周期叠加法实现了水库天然来水的预测,并验证了两方法预报中长期来水的可行性。研究数据表明:成因分析法模型与实际值拟合度超过0.6,周期叠加法预报合格率超过70%。2021年来水预测成功率达到87.5%,其中周期叠加法预报效果更好。两种方法可有效地实现东北地区中长期来水的预报,为水文要素预报研究提供了实践参考。

基于模态叠加法的高压风机抗冲击性能研究

船用设备的抗冲击性能研究对于提高舰船生命力具有重要意义,文中基于模态叠加法对一高压风机进行抗冲击仿真,模态叠加法提高了仿真计算的经济性。整个仿真流程包括前处理、求解设置和后处理,得到高压风机受三向冲击时的最大应力,与铝材料的条件屈服强度进行对比,验证该高压风机具有抗三向冲击的性能。对船用设备的结构设计和仿真计算具有一定的指导作用。

含支撑阶梯梁自由振动的解析型梁段叠加法

针对多跨阶梯梁尚无简洁解析形式固有频率方程的现状,本文得到含支撑多跨阶梯梁频率方程的解析形式.首先基于Euler-Bernoulli梁理论,获得两端弹性约束单跨梁的频率方程,其表达式由梁坐标的三角函数和双曲三角函数的乘积组成,同时含有两端边界对应的横向刚度、旋转刚度等4个参数.给出至少含一个弹簧刚度约束的6种常见边界条件下梁的频率方程,其形式相对较简洁.然后把阶梯截面多跨梁的自由振动等效为各拆分梁段自由振动叠加的分析模型,结合所提出梁段连接节点处微段满足的动平衡方程,推导出多跨阶梯梁频率方程组的闭合解表达式.对于具有不同边界条件和内部支撑多跨梁的几种情况,算例计算出对应多跨梁的前几阶自振频率和振型图.阶梯形截面多跨梁与等截面多跨梁的频率方程可用统一的形式表示.所得解析结果与已有文献结果比较后发现:所得解析解同有限元结果的相对偏差小于1%,说明本文方法合理有效.阶梯多跨梁的自振频率随支撑刚度值、支撑杆位置和突变截面前后的惯性半径、惯性矩变化而变化.所得解析形式的频率方程在理论上未作近似,因此是精确的,形式上相对简单,具有良好的应用价值,故可用于评价其他数值方法的计算精度.

建筑力学中应用叠加法绘制弯矩图的新探讨

建筑设计流体力学是指人们通过对自然界现象的观察,以及在劳动中的经验总结。建筑设计流体力学在由建筑物结构所形成的客观世界中,起到了最基本的认识功能。在工程流体力学中,利用叠加法在绘制最大弯矩图中具有很大的意义。通常的绘制最大弯矩图的办法主要有方程法、规则法和叠加法,其中利用叠加法是一个比较实用、便捷的办法,在工程流体力学计算中也被普遍应用。该文重点探讨了运用叠加法怎样描绘杆系构件的最大弯矩图形,为建筑力学实验教学中提出了有益的借鉴。

基于复数矢径的波叠加法解声辐射问题

利用波叠加法与结构动力分析中的相似性 ,提出了一种在波叠加法中克服解非唯一的通用方法 ,即在虚拟源强系统中加入一定的虚拟阻尼从而能获得全波数域内的唯一解 ,并以此为基础提出了一种新的加入虚拟阻尼的方法———复数矢径波叠加法 .文中给出了脉动球和摆动球两个数值算例 ,计算结果表明 :本文方法不仅能有效解决数值求解过程中解非唯一的问题 ,且计算时间只与标准波叠加法相当 ,计算精度却比同类方法高 .