基于多尺度振动传递率函数和灰度矩相对熵的损伤识别方法

为了从结构振动响应中直接提取损伤敏感参数,对激励未知情况下的结构损伤模式进行识别,提出了基于多尺度振动传递率函数和灰度矩相对熵的损伤识别方法。对振动响应进行小波分解,通过计算不同尺度下的互相关函数,求解得到多尺度振动传递率函数。为了通过多尺度振动传递率函数提取损伤指标,计算了不同尺度范围内的多尺度振动传递率函数的灰度矩向量,该指标不受工况变化的影响。通过计算测试数据与样本数据灰度矩向量之间的相对熵,对结构的损伤模式进行了识别。实验结果表明,该方法能有效识别结构的损伤模式,适用于激励未知且工况变化情况下的损伤识别。

基于振动传递率函数的水泥混凝土铺面脱空识别方法

为提高水泥混凝土铺面脱空识别的准确性和便捷性,提出一种基于振动传递率函数的板底脱空识别方法。首先,建立了九块板全尺寸铺面结构三维有限元模型,获取冲击荷载作用下铺面板的多点加速度响应;其次,在2个振动传递方向上,分别计算相邻2个测点间的振动传递率函数,分析特定频段内传递率函数的差异,并提出传递率损伤指标(transmissibility-damage indicator,TDI)及其矩阵表达式;最后,计算分析11种不同脱空形式、程度下TDI矩阵的差异,并分析测点布设方式、信号噪声水平对TDI矩阵的影响。结果表明:该脱空判定指标能较好识别定位板角和板边局部脱空。所得TDI矩阵在板角脱空的2个传递方向均十分显著,在板边脱空的垂直脱空边方向较为显著;对于板中脱空,2个传递方向上的TDI矩阵均无法有效识别。板中脱空的分布与TDI矩阵的分布一致性较差;对于多区域脱空,其计算得到的TDI矩阵与单区域脱空类似,对于板角和板边局部脱空均能有效识别;测点布设越密,TDI矩阵的分布与脱空分布的一致性越高。然而,该识别方法对噪声水平较为敏感,噪声水平越高,识别精度越低,需要较高精度的传感器或设备予以支撑。

基于振动传递率的层合板局部脱层损伤识别研究

为简单准确测出层合板结构的局部脱层损伤位置,提出了一种基于振动传递率函数稀疏化的局部脱层损伤识别方法。文章设计了含脱层GFRP层合板受迫振动的实验方案,并采集板面多点加速度响应数据,利用数据构建振动传递率函数图谱,选取局部稳态频段利用L1范数稀疏化提出脱层损伤指标TD;分析不同脱层位置,不同脱层程度对脱层损伤指标TD的影响。结果表明,该损伤识别指标TD的分布与实际试件脱层损伤的分布吻合性好,利用此指标可进行层合板脱层位置和脱层损伤识别,具有很好的工程应用价值。

基于固有模态函数振动传递率的结构损伤识别

提出了无需量测外荷载的新的结构损伤识别方法,将经验模态分解应用于结构损伤识别,通过求振动响应信号固有模态函数的振动传递率,构建结构损伤识别参数;通过对预置不同开胶损伤程度的玻璃幕墙试件进行动态测试,得到不同损伤程度下玻璃幕墙的固有模态函数振动传递率,并根据振动传递率的差别来识别和评估玻璃幕墙开胶损伤程度。研究结果表明:与传统方法相比,该方法无需量测外荷载也能精确识别结构损伤,通过损伤参数值也能判断损伤大小。

固有模态函数振动传递率损伤识别实验研究

针对风荷载、地震荷载等存在但难以精确量测的问题,提出一种无需量测外荷载的新的损伤识别方法。将经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)应用于结构损伤识别,通过求振动响应信号固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的振动传递率,构建了一种新的结构损伤识别参数。对预置不同程度开胶损伤的玻璃幕墙试件进行动态测试,得到不同损伤程度下玻璃幕墙的固有模态函数振动传递率,与无损伤条件下的固有模态函数振动传递率进行比较来识别和评估玻璃幕墙开胶损伤程度。研究表明:此方法无需量测外荷载也能识别结构损伤,损伤参数值能反映损伤大小。

基于振动传递率函数和奇异值熵的结构损伤检测方法

为了直接通过结构振动响应提取损伤特征,对激励未知情况下的结构损伤进行检测,提出了基于振动传递率函数和奇异值熵的损伤检测方法。该方法首先通过振动响应获得振动传递率函数,然后对振动传递率函数序列进行相空间重构,求取其奇异值熵,通过奇异值熵的大小来识别损伤模式。实验结果表明,该方法能有效地识别结构的损伤模式。

基于振动传递率的钢质导管架海洋平台结构损伤识别方法研究

基于振动的结构损伤识别方法在应用过程中会遇到激励信息难以获得、实测模态参数不完备以及对有限元模型的依赖等问题。为此,利用白噪声激励下的结构两点加速度响应构造振动传递率函数,通过主成份分析降低其维数,将结构损伤前、后振动传递率函数幅值的主成份变化量作为结构损伤特征向量,输入BP神经网络进行结构损伤识别,并考虑了不同程度噪声对损伤识别结果的影响。钢质海洋平台结构数值模拟和模型试验结果表明,该方法能识别出结构损伤位置并且具有一定的抗噪声能力。

地铁交通引起环境振动传递特性试验研究

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动特性是一个亟待解决的难题;通过实验室锤击激励试验和数值模拟试验,对不同振源特性下隧道-地层-建筑物振动传播体系的传递特性进行研究。结果表明:隧道-地层/建筑物体系的传递率函数是传递系统的固有特性,与振源的幅值大小、幅频特性等因素无关;可以采用多点锤击激励激起的隧道-地层体系的传递率函数代替地铁列车运行引起的隧道-地层体系的传递率函数;基于锤击激励试验的地铁环境振动响应传递率函数预测方法可以实现时域和频域内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应。

基于频响函数的转盘振动响应预测

转盘振动对精密离心机精度有重要影响,但目前尚无有效手段测试转盘在旋转状态下的微振动响应。在理论分析的基础上,提出转盘振动响应预测的方法。通过模态测试获得精密离心机基础与转盘上若干点之间的频响函数,进一步计算响应传递率,并结合基础振动响应测试数据,对转盘在旋转状态下的振动响应进行预测。分析结果表明:转盘振动响应放大的主要因素是气浮轴承的动力学特性;转盘振动总体上表现为随机振动,周期振动的分量相对较小。

基于工况传递路径分析的挖掘机座椅振动研究

以某挖掘机新产品试验车为对象,研究发动机到驾驶室座椅的振动传递情况。应用奇异值分解技术对工况传递路径分析方法进行了改进,并采集运行工况试验的振动数据,建立了从发动机振动到驾驶室座椅振动的工况传递路径分析模型。对比座椅安装位置加速度的模型合成信号与实测信号的频域特征,研究发现两者吻合较好,从而验证了模型的正确性。对模型合成的输出信号进行频域分析,可以直观的研究需要关心的频率。结合各路径的振动贡献频谱图与矢量图,找出特定频率处需要改进的路径。最后利用传递率函数频谱图和输入加速度频谱图,提出具体的改进方法,为解决振动噪声传递类问题,提供了工程参考。

基于工况传递路径的旋转机械振动源分析

工况传递路径技术(operational transfer path analysis,OTPA)可以根据运行工况下的振动数据对故障进行溯源分析,该方法需要有大量不同工况下的运行数据,这对于航空发动机等很多旋转机械而言是不现实的。为解决运行工况数量不足问题,提出一种基于频响函数的工况传递路径分析方法。以航空发动机转子试验台为例,试验获取整机状态下激励点到轴承座和机匣测点的频响函数矩阵,将其作为OTPA模型的输入和输出,通过奇异值分解技术消除输入之间的串扰导致的矩阵病态,进而求出传递率矩阵。根据传递率系数确定机匣各部位对各轴承座的振动敏感度,根据振动贡献量确定机匣振动来源。在航空发动机双转子试验台上开展了试验研究,验证了该方法的可靠性。

工况传递路径分析(OPA)方法在应用中的缺陷

工况传递路径分析(OPA)方法是传递路径分析技术中一种新方法,以经典传递路径分析方法(TPA)为参考,通过理论分析和实例验证两种方法,揭示OPA方法在实际应用中的三种缺陷。由于结构模态的影响,传递路径之间存在互相关,形成OPA的交叉耦合缺陷。实际工况的限制可能导致传递率函数估计错误。对分析中可能遗漏传递路径,OPA方法的拟合总值对比不能识别。这三种缺陷均会导致OPA分析失败,得出错误的结果。

基于锤击测试的地铁环境振动预测方法的改进

地铁运营引起的环境振动问题越来越受到人们的关注,如何在频域内准确预测地铁交通引起的环境振动是一个亟待解决的难题.通过理论推导和数值分析,对基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法中理论假定和预测结果的准确性进行了研究.结果表明,可以应用多点锤击激起的振动传播体系内传递率函数替代地铁运行引起的体系内传递率函数作为预测方法理论假定的改进;应用改进后的预测方法得到的地表振动响应预测结果接近于应用数值模拟得到的地表振动响应计算结果;基于锤击测试的地铁振动环境响应传递率函数预测方法可以实现时域和频域内准确定量预测地铁交通引起的环境振动响应.

基于Zigbee技术的土木工程支撑结构振动损伤监测方法

传统的土木工程支撑结构振动损伤监测方法对振动信号的修正不足,导致监测准确度偏低。因此,基于Zigbee技术设计了新的监测方法。首先采用Zigbee网络架构实现传感器之间的通信,同时,使用振动传递率模型修正传感器获得的振动信号,然后根据结构位移响函数理论推导信号振幅,判断振幅是否存在异常。最后分析异常振幅在多自由度下的振动情况,从而判断支撑结构是否出现损伤。实验结果显示,上述监测方法可以有效实现对土木工程支撑结构的损伤监测,且监测准确度较高。

基于振动灵敏度的某商用车动力总成悬置改进

为提升某商用车的NVH性能,利用有限元法计算了动力总成支撑点到座椅导轨安装点路径上的传递函数,明确了前悬置隔振作用的重要性;通过ADAMS和MATLAB软件利用能量解耦法及多目标优化算法对该悬置系统隔振性能进行了优化;对改进后状态进行了振动性能试验测试。试验结果表明:在产品改动较小的情况下,明显提升了悬置系统的隔振性能及乘坐舒适性。

基于逆子结构分析方法的车门振动噪声分析

针对国内主机厂某款SUV以11 km/h~13 km/h的速度行驶在搓衣板路面时左后车门出现异常振动的现象进行分析。通过前期试验已确定引起车门异常振动的激励来源于搓衣板路面,借助逆子结构分析方法对从轮轴头到左后车门(目标响应点)振动传递路径进行分析。该方法优势在于在整车耦合系统条件下,通过试验测量可得到底盘系统和车身系统耦合界面动态参数与各子结构频响函数,从而求解出各轮轴头到接附点(车身侧为被动端)激励传递率以及各子系统非耦合状态下频响函数,从而实现振动传递路径贡献量分析,最终找出激励传递率较大的接附点。

基于有限参考点的设备运行变形分析研究

运行变形分析在设备诊断中得到广泛应用。传统运行变形分析需要大量振动测点,工程上很难满足上述需求。提出一种基于有限参考点的设备运行变形分析方法。对结构进行锤击实验,获取参考点和观测点之间的频响函数矩阵,构建识别模型,计算出参考点和观测点之间的传递率矩阵。利用有限点的振动数据和传递率矩阵,计算设备全部测点的运行变形。为验证该方法,在某台架实验台上开展试验研究。通过有限参考点方法计算所得运行变形振型比较好地反映台架真实运行变形,并且发现了某截面振动异常现象,验证了本方法的可行性。