利用振动响应的多种结构损伤识别方法比较

利用梁结构的不同模态参数(位移模态、转角模态、曲率模态)开展了梁结构裂纹萌生阶段的小尺度损伤识别方法的研究。首先,通过振动响应计算两跨简支梁的位移模态、转角模态以及曲率模态。其次,结合连续小波变换多分辨率和奇异性分析特性,计算3种模态参数变换后的小波系数,以辨识结构模态参数的奇异性。再次,通过对数值仿真数据加入不同程度随机噪声的方法来对比分析各方法对于结构损伤的识别效果。最后,通过实验测试数据分析各模态参数的损伤识别方法对于实际结构损伤识别的效果。结果表明,基于3种不同模态参数的损伤识别方法均能对小尺度的结构损伤进行定位,但各方法的抗噪性能不同,转角模态的抗噪性能最好,而位移模态次之,曲率模态较差。实验结果显示利用转角模态参数的损伤识别效果较好,而根据位移模态与曲率模态参数的识别效果相近,但曲率模态参数方法在较小损伤处的识别结果更容易被干扰。这为在工程实际中根据环境及振动响应特点进行损伤识别参数的选取提供了一定参考。

基于L1范数正则化和最小二乘优化的冲击载荷识别研究

为了改善冲击载荷识别问题的病态特性,最大限度提高识别精度,在时域内提出一种基于L1范数正则化和最小二乘优化的改进冲击载荷识别方法。采用L1范数正则化方法构建冲击载荷稀疏反卷积模型,使用截断牛顿内点法求解L1范数的最小二乘优化问题,同时根据预条件共轭梯度法确定最优搜索路径和计算方向。最后,考虑不同冲击工况、不同响应位置对识别结果的影响。通过对铝合金板进行冲击载荷识别试验进行验证,发现在铝板受单次冲击和多次冲击工况下所识别载荷与施加的实际载荷吻合良好。结果还表明,与Tikhonov正则化方法相比,该方法能够提高冲击载荷识别的准确性和稳定性。

基于LQR的车体与车下设备耦合振动控制及共振效应研究

提出一种在车体和车下设备之间进行主动减振控制的改进方法,该方法主要采用线性二次型最优控制策略和优化技术。首先用扫频法确定车体与车下设备的低阶耦合共振频率为8.2 Hz。然后分别在同步正弦和延迟随机激扰下求解最优控制参数。发现以时域性能为目标时,时域响应幅值能显著降低,但只能在耦合共振频率附近降低振动能量。为克服这一不足,提出以频率性能为目标的控制参数优化方法,所得控制参数能使车体加速度的均方根(Root mean squared,RMS)值降低40%以上。并能在较宽的频段内降低振动能量,恰好弥补了以时域性能为目标的不足。最后分析了参数扰动对控制效果的影响。结果表明,在车体质量±5%的变化范围内,加速度RMS值的降幅在40%以上;轨道激扰增加不超过2%的随机高斯噪声时,加速度RMS值的降幅在10%以上。因此,改进后的方法,不仅能有效降低车体振动,而且具有一定的控制“裕量”,可以保证工况条件劣化后的减振效果。

吊挂设备对高速列车弹性车体垂向振动特性的影响

为了研究车下吊挂设备对高速列车车体弹性振动的影响,文章搭建了车体与吊挂设备的刚柔耦合垂向动力学模型,通过对比刚柔耦合模型和多刚体模型的加速度功率谱密度研究了车体柔性对车辆垂向振动特性的影响;通过控制变量法改变吊挂设备的悬挂参数,分析了不同的悬挂系统频率、悬挂系统阻尼比和悬挂质量对车体中心位置的加速度幅频特性的影响;最后,将吊挂设备视为动力吸振器,采用Jacquot动力吸振器参数优化理论对悬挂参数进行优化。结果表明,合理的选择吊挂设备的悬挂参数可以有效的抑制的车体弹性振动。