高速铁路0.01~120 m波段轨道不平顺功率谱密度函数的构建

目前国内外铁路轨道不平顺功率谱密度(power spectral density, PSD)函数的表达式多种多样,但因检测仪器有效测量范围有限,其表征波段范围往往较窄,常以短波、中波或中长波等形式呈现,因此,开展更宽波段轨道不平顺功率谱密度函数的研究对铁道工程领域的科学研究和工程应用具有参考价值。本文对波磨小车与综合检测列车测得的高速铁路轨道(面)不平顺数据进行预处理,采用改进的周期图方法计算和分析其功率谱密度,总结其宽带和周期性成分特征;基于计算所获得的中位轨道不平顺功率谱密度,提出短波[0.01,1) m、中长波[1,120] m以及更宽波段0.01~120 m的轨道不平顺功率谱密度函数的拟合公式,并将本文提出的拟合谱与既有的典型谱进行比对分析。研究结果表明:高速铁路功率谱密度存在多个周期性成分,短波不平顺周期性成分主要与钢轨接头以及波磨相关,中长波不平顺周期性成分主要与无砟轨道结构和32 m简支梁桥的构造形式有关;所提出的短、中长波以及0.01~120 m波段的拟合公式能够很好地表征轨道不平顺功率谱密度的宽带波长特性,且参数少,形式简洁,适用性强。

强激光光学元件表面功率谱密度函数估计

在扼要描述了光学元件表面轮廓测量中功率谱密度（ＰＳＤ）函数的基本概念、公 式和应用基础上，重点讨论了光学元件表面低频和中高频空间频率ＰＳＤ对光场分布的影响， 并给出了强激光光学元件表面ＰＳＤ函数曲线的几个实测结果。

基于功率谱密度函数法的核电厂房增加隔震措施后的楼层反应谱分析

以压水堆核电站反应堆厂房结构为分析对象,利用功率谱密度函数法(PSDF)建立了楼层反应谱(FRS),研究了在增加隔震装置情况下,土-结构相互作用(SSI)、主次结构耦合作用和次结构阻尼比等因素对FRS计算的影响,定量分析了厂房结构FRS对这几种因素的敏感性。研究结果表明,隔震后FRS峰值下降明显,并且主要出现在隔震频率附近;同时隔震作用、SSI和主次结构耦合作用交叉影响,厂房设计时必需综合考虑这几种作用。

隔震结构基于功率谱密度函数法的楼层反应谱分析

采用锥体模型求得地基基础阻抗函数,推导出非结构构件(NSC)的绝对加速度传递函数,利用随机振动理论,通过功率谱密度函数法(PSDF)建立楼层反应谱(FRS),并和人工合成地震波分析所得结果进行了对比。研究结果表明,PSDF法用较少计算量就可以得到相当准确的FRS,同时能与现行抗震规范很好的相结合。基础隔震结构NSC的峰值反应主要出现在隔震频率附近的低频段,增加隔震装置后土-结构相互作用(SSI)出现不同程度的削弱,在隔震频率段最为显著。

LabVIEW在货运车箱振动自功率谱密度函数分析中的应用

在实验室内对车载物资和装备进行随机振动试验具有很大的经济意义,目前国际上普遍采用的一种试验方法是在频域内再现功率谱密度和随机波形,而功率谱密度通常是由实测振动数据经过自功率谱密度函数分析后得到。LabVIEW可以很好的完成自功率谱密度函数分析。首先介绍了LabVIEW中有关自功率谱密度函数的基本理论和算法,对待处理原始数据进行了简要介绍,然后详细叙述了自功率谱密度函数的计算步骤,最后开发出集数据输入、计算以及显示保存结果等功能于一体的虚拟仪器。经实践检验证明该虚拟仪器实用且效率高。

功率谱密度函数的构建及在重力场元计算中的应用

应用输入输出法逼近局部重力场的关键在于构建有效反映局部重力场特征的功率谱密度函数模型、利用"间接法",基于Moritz协方差模型、Tscherning/Rapp协方差模型和Moritz两分量模型分别构建对应的功率谱密度函数模型,并采用非线性最小二乘法在EGM2008模型的基础上拟合了模型系数。拟合结果表明:在2倍相关长度的相关距离内,Moritz两分量模型求得的理论协方差值与经验协方差值的符合度最好。设计了以EGM2008模型重力异常为基础数据,计算大地水准面高的仿真实验。结果表明:三种模型中,Moritz两分量模型的计算结果精度最高,同传统Stokes方法的计算结果精度相当,与拟合的理论协方差曲线图所反映的结果一致。

用功率谱密度函数评价光学面形中频误差特性

采用二维ＰＳＤ功率谱密度函数来评价光学元件面形中频波前．而这部分波前误差在传统的分析中被表示为"残余量"．它们产生的散射会严重地影响光学系统的成象质量。简要叙述了ＰＳＤ的计算方法及实验结果。

功率谱密度函数评价方法探讨

高能量、高分辨力光学系统给传统的光学面形评价指标提出了新的要求。各项测试技术 ,信息理论的更新给我们的研究提供了可能。介绍采用

抗震分析中关于反应谱与功率谱密度函数之间关系的解析

地震运动作用在结构物基础上的反应分析,常规采用确定论方法来求解,如时程法、反应谱方法等。在理论上处理是十分方便的,但往往不能反映真实情况。为此还需要采用非确定论方法作为补充分析,如应用随机振动中的功率谱密度统计方法作为一种补充分析方法,以提高分析结果的可靠性。采用随机过程中穿越阈值次数的概率统计问题作为出发点,求得地震反应不超出阈值的概率分布函数定量的统计公式。该公式可以直接应用到地震反应谱与输入功率谱密度之间,建立一个定量的可信度关系,以核实反应谱是否已经反映了随机过程的真实可靠程度。

桥梁随机响应的功率谱密度函数分析

本文运用随机振动理论 ,借助于BK2 0 34动态分析仪 ,对车辆荷载作用下 ,桥梁的随机响应功率谱密度函数进行了探讨。

基于功率谱密度的盲信号源数估计

通常盲源分离以及源数估计均要求传感器数必须大于或等于源数,对于实际复杂系统来说,这个条件很难满足。为此,提出一种基于功率谱密度的源数估计方法。该方法最大特点在于,无论传感器数与源数关系怎样,根据观测信号的功率谱密度函数的比值,得到功率谱密度矩阵,通过比较矩阵各列向量,可准确估计不相关源或独立源的源数。对于相关源,可估计源数的上下界。理论分析和仿真实验证明了该方法的有效性,同时还仿真了噪声对源数估计的影响。

基于半互功率谱密度及响应面法的干气密封系统工作模态分析

干气密封装置的动态特性会直接影响密封的可靠性,针对具有复杂结构的干气密封装置,实现对其工作模态的研究。基于多参考点最小二乘复频域法(PolyLSCF),分别采用互功率谱函数(Cross Power Spectra)和半互功率谱密度函数(Cross Half PSD)实现对装置系统的工况模态分析及识别,并通过数学指标:模态置信度(MAC)、平均相位偏差(MPD)、模态相位线性度(MPC)、模态复杂性(MOV)以及模态指示函数(MIF)对两个函数的模态结果进行验证。结果表明:采用半互功率谱密度函数的模态分析结果好于互功率谱函数,半互功率谱密度函数更适用于此类复杂结构系统的工作模态分析;不同操作条件下的模态结果表明:转速对于系统模态的影响大于介质压力;同时建立了一种基于响应面方法的时变模态参数识别模型,以不同的操作条件(介质压力与转速)、方向和模态阶数为响应面变量,通过Box-Behnken试验设计选取合适的变量样本点,建立系统模态参数的完整二次多项式工作模态响应面模型并验证了其有效性,为实现时变模态的辨识提供了新的方法和技术支持。

液体粘滞阻尼器减震结构功率谱密度分析方法

为了弥补现有消能减震结构地震反应分析方法的不足,本文针对将功率谱密度函数应用于消能减震结构地震反应及可靠度分析提出了实用方法。根据功率谱密度分析方法的原理,结合结构地震作用下最大反应概率估计的方法,采用SAP2000建立了附加液体粘滞阻尼器结构的有限元模型,分别用传统方法和基于功率谱密度分析的方法进行了结构的地震反应及可靠度分析。结果表明:相对于振型分解反应谱法,由功率谱密度分析方法得到的附加液体粘滞阻尼器结构的地震反应分析结果与时程分析法更为接近;用功率谱密度分析方法可以方便地对结构地震作用下最大反应的概率做出估计,可用于结构地震可靠度的计算。

随机应力过程应力峰概率密度函数分析

利用平稳随机过程峰值的概率分析,给出了计算应力峰概率密度函数的公式。通过研究随机过程峰值分布的规律,提出了由随机过程的功率谱密度函数来分析随机过程峰值概率密度函数的新方法。根据S.O.Rice对随机过程峰的一维概率分布的研究方法,扩展到对随机过程峰的联合概率密度的分析。文中分析了一个特殊的例子——零均值的平稳高斯随机应力过程,得到了很好的结果,为进一步进行疲劳损伤及寿命研究打下了基础。

基于功率谱密度的打呼噜声提取研究

为确定鼾声的特征,定义并提取了基于频率域的功率谱密度的鼾声特征,对正常和异常鼾声进行了评价。本研究分为三个阶段:首先,通过微信号采集和预处理,利用小波分解方法去除噪声。其次,利用功率谱密度函数(PSD)结合阈值法提取频域特征。最后,对十三名健康学生的三十二小时正常呼吸声和三名患者的十一小时异常鼾声进行了研究。分析结果表明,异常呼吸声对应的两个主成分分别分布在10~300 Hz和500~800 Hz范围内,比从正常呼吸声中提取的主成分高。

基于频域的风电场功率波动仿真 (二)变换算法及简化技术

基于频域的风电功率波动模型物理意义更为清晰,能够更为准确地描述风电功率的波动特性。然而,该模型的仿真计算涉及到更为复杂、含功率谱密度函数的时频转换问题。同时,该模型的计算复杂度较高,计算资源占用过多。为了解决以上问题,首先从基础概念出发,分析了功率谱密度函数的物理意义及其与传统频域模型的区别,并详细推导了该模型的时频转换算法,使其能够在计算机上被快速实现。然后提出了区域内风机分布式接入和集中式接入2种频域模型的简化方法,它们均能根据实际工程情况大幅度加快模型仿真速度。仿真结果验证了以上方法的实用性和有效性。

平稳地震动过程的随机函数-谱表示模拟

在平稳随机过程的谱表示基础上，采用随机函数的思想，将谱表达式中的标准正交随机变量表示为基本随机变量的正交函数形式。通过两组随机正交三角函数的构造，实现了非高斯正交随机变量和高斯独立随机变量的随机函数表达。与经典的谱表示方法相比，采用随机函数表达，仅需1～2个基本随机变量即可描述原随机过程的概率特性，而且可以直接由功率谱密度函数生成具有给定概率的非高斯平稳过程和高斯平稳过程的样本函数。最后，结合平稳地震动加速度过程的功率谱密度函数，验证了随机函数一谱表示方法的有效性。

砂轮约束磨粒喷射精密光整加工表面功率谱分析和摩擦磨损特性研究

对砂轮约束磨粒喷射精密光整加工微观形貌进行功率谱分析和摩擦磨损特性研究。利用平面磨床M7120对精磨后45#钢工件材料进行喷射精密光整加工;用TALYSURF5轮廓仪测量加工后的微观几何参数值;用扫描电镜观察表面微观形貌变化;用功率谱密度函数评价磨削加工和光整加工表面的微观形貌特征;利用MG-2000型销-盘式高速高温摩擦磨损试验机研究表面形貌对摩擦磨损的影响。结果表明,磨粒喷射精密光整加工均化和改善了工件表面的波纹度,降低了工件表面粗糙度值,提高了工件表面的形状精度;光整加工表面摩擦因数和磨损量与磨削加工表面相比明显降低,表面质量明显改善,从而提高了零件的使用寿命和精度保持性,摩擦磨损实验结果和功率谱密度分析相吻合。

随机风场模拟的连续本征正交分解-随机函数方法

在时-空随机场的连续本征正交分解(POD)基础上,通过引入正交随机变量集的随机函数表达形式,提出了时-空随机场模拟的连续本征正交分解-随机函数法。基于互功率谱密度函数的连续POD法将时-空随机场表达为有限个本征模态的叠加,实现了对原时-空随机场的高效降阶处理;正交随机变量集的随机函数表达,则实现了仅用两个基本随机变量即可在二阶统计意义上对原时-空随机场的精确描述。与传统的POD方法相比,本方法所需的基本随机变量最少,且生成的脉动风速代表性时程可构成一个完备的概率集;最后,以Kaimal脉动风速谱为例,进行了水平向随机风场的模拟分析,验证了该方法的高效精确性。

具有间隙非线性的二元机翼的随机分岔和功率谱分析

研究了在纵向和垂向随机激励联和作用下,在俯仰方向具有间隙非线性的二元机翼系统的随机颤振。主要由随机系统的二维概率密度和最大Lyapunov指数研究了随机分岔,包括P-分岔和D-分岔,还分析了系统的功率谱密度函数。得到结果如下:当气流流速分别位于颤振前区域和颤振后区域时,随着随机扰动强度的由弱变强,双维概率密度的形状都发生了变化,证明了气流流速在这两种区域都发生了P-分岔。而由系统的最大Lyapunov指数表明不论在弱或强的随机扰动下,也不论气流流速位于哪种区域内,而D-分岔都没有发生。还得到了不同气流流速时的功率谱密度函数曲线,证实了颤振发生时,系统的能量更集中在颤振频率上。