纵扭超声振动辅助铣削60%SiC_(p)/Al多目标参数优化研究

针对高体积分数碳化硅颗粒增强型铝基复合材料(SiC_(p)/Al)在铣削过程中加工难度大、表面质量差等问题,提出了纵扭超声振动辅助铣削复合工艺。以超声振幅、切削速度、每齿进给量和切削深度为变量,设计了四因素五水平正交试验。通过响应曲面法和人工神经网络,建立了切削力、切削温度和表面粗糙度的预测模型,分析了4个参数变量中两个指标的交互影响作用,并对预测模型的准确性进行了对比验证。最后,采用遗传算法对切削力、切削温度和表面粗糙度进行了多目标参数优化。结果表明,响应曲面法与人工神经网络建立的模型均有较好的预测能力,但人工神经网络准确性更高。采用遗传算法优选出的最佳参数组合为超声振幅A=1.84μm,切削速度v_(c)=20 m/min,每齿进给量f_(z)=0.015 mm/z,切削深度a_(p)=0.8 mm,经过验证试验后发现,采用优选参数有效降低了切削力、切削温度和表面粗糙度,各值分别为切削力F_(t)=7.23 N,切削温度T=40.18℃,表面粗糙度R_(a)=2.4673μm,预测误差分别为6.91%、6.53%、2.53%,证明了预测模型的准确性与优化参数的有效性。

地铁列车振动环境影响响应面预测方法

现有的地铁振动环境影响预测评价方法为采用链式经验公式,预测精度低且属于定值预测,而振动影响因素和预测结果都是动态变化的,定值预测方法对于预测结果的误差分布和准确度无法给出科学的评价和保证。针对在地铁建设可行性研究阶段后期对大量敏感目标点进行快速定量预测的需求,提出一种包含主要随机参数的最大Z振级(Maximum Z-vibration level,VLZ max)响应面预测模型,在频域解析模型计算结果基础上对解析预测法的结果进行数值修正,在提高计算效率的同时保证计算精度。结合实测案例介绍该模型在定值预测与概率预测两方面的应用,发现相应测点在工况下的最大Z振级68%置信水平的预测区间能够很好覆盖实测值。对环评导则链式公式预测方法与响应面预测方法的准确度进行计算并采取预测准确度评价指标PAI(Prediction Accuracy Indicator)进行比较,证明了该方法在计算精准度上的优势。

频域子结构方法再推导及环境预示应用研究

目的 利用频域子结构方法实现复杂结构系统随机振动环境的高效准确预示。方法 基于Sherman-Morrison-Woodbury公式,对考虑弹性连接的频域子结构方法进行重新推导,解决现有方法应用场景受弹性连接系统位移阻抗矩阵奇异性限制的问题。进一步,通过推导复杂结构系统的位移频响函数与加速度传递函数之间的转换关系,形成基于频域子结构方法的随机振动环境预示方法。结果 设计了“模拟实验室随机振动试验”的仿真算例,并分别利用有限元软件和文中方法对仿真算例的随机振动环境进行了仿真预示和计算预示,2种方法的预示结果一致。结论 提出了一种基于频域子结构方法的随机振动环境预示方法,为复杂结构系统的环境预示提供了一种新思路。

航天器噪声试验中结构振动响应预示方法研究

航天器在随运载火箭发射过程中要承受严酷的噪声环境,需通过噪声试验来检验航天器承受噪声环境并能正常工作的能力.航天器噪声试验中结构振动的响应特性是结构强度设计应该考虑的因素之一,更是制定器上组件随机振动试验条件的重要依据,因此有必要在航天器研制初期对噪声载荷作用下的结构振动进行响应预示.文章应用商用有限元分析软件MSC.Patran和MSC.Nastran建立了某型号航天器结构舱板的有限元模型,将噪声载荷声压谱转换为脉动压力功率谱密度,进而采用模态法分析结构在噪声载荷作用下的随机振动响应,并将仿真预示结果与试验结果进行对比研究,在仿真分析中考虑阻尼参数模型和流场附加质量效应等因素的影响;通过研究表明:采用阻尼比随频率提高而减小的经验阻尼参数模型可以较好地反映中高频响应特性、得到较为准确的总均方根响应分析结果,进一步采用虚拟质量法考虑流场附加质量效应可以得到较为准确的功率谱密度响应分析结果.文章提出的仿真分析方法建模简便、计算成本低,适用于在航天器研制初期对航天器噪声试验中的结构振动进行响应预示.

某型船尾部振动响应的预报及试验验证

采用水弹性分析方法 ,利用自行开发的软件对某型船尾部振动响应进行了预报。对建模、附连水质量计算、激振力的确定等问题进行了探讨。该船实船试验结果表明 ,预报值与实测值比较吻合 。

船体振动响应预报研究

以某巡逻艇的船体结构和型线为依据 ,建立三维有限元模型 ,利用ANSYS大型结构分析软件 ,计算该艇在强迫外力下的整体响应 ,得出了加速度响应曲线。与实验结果比较 ,两者吻合较好。

船体三维变形响应的数值预报

针对航行中舰船变形问题,采用三维水弹性理论实现了波浪中舰船的动态变形预报。通过拟合不同模态下船体有限元模型的节点位移,实现了将三维模态信息应用于广义流固耦合界面条件。建立了舰船在规则波中的广义水弹性运动方程,求解出各阶振动模态的主坐标。将各阶弹性模态主坐标与预报位置的角变形矩阵相乘,得到角变形响应。针对某实船,分别采用三维水弹性方法和三维刚体方法进行计算,通过对船体结构角变形响应的对比,验证了三维水弹性方法的正确性,同时也证明了该方法在计算效率上的优势。

全回转拖轮舱室振动噪声预报与控制

分析了某全回转拖轮的主要振动噪声源,采用有限元法建立了船体结构的超单元模型,计算了船体结构的振动响应。采用统计能量法建立了舱室噪声预报模型,计算了各舱室的噪声分布,通过相同船型的实验测量验证了仿真模型。舱室振动噪声预报结果表明,设计的主机隔振方案可达到4～5 dB的减振和4～10 dB的降噪效果,设计的舱室吸声降噪方案可达到5～7 dB的降噪效果,主机隔振和舱室吸声降噪综合方案可达到近10 dB的降噪效果,显著改善了舱室振动噪声水平。

爆破振动效应预测方法新进展

介绍了爆破振动效应预测研究的目的与意义,回顾了爆破振动效应预测研究的发展历程,从基于现场监测数据的统计分析法、动力分析法、数值模拟法到振动历程综合预测法,系统地分析了当前各方法的优缺点。结合笔者研究成果,详细介绍了2个先进的预测方法:修正的Anderson模型与基于非线性泛函级数预测模型。对预测结构振动响应的振型分解反应谱法、传递函数法与时程分析法的基本原理、适用条件、预测结果进行了总结。最后指出了爆破振动效应预测研究的发展趋势。

定点锤击及现场列车作用下浮筑隔振效果对比试验及预测方法研究

通过现场及线下试验,测试了整体浮筑隔振措施在实际列车激励与定点锤击激励下的振动响应,分析了2种荷载激励下隔振效果的差异,并对定点锤击激励的有效性和准确性进行评价。结果表明:列车及定点锤击荷载激励下,浮筑隔振可显著减小振动加速度响应;两种荷载激励下,浮筑隔振体系的特征峰值和各频段能量分布走势相近。锤击激励下的计权Z振级隔振量略低于列车激励,其隔振效果偏于保守,可见,针对浮筑隔振系统的效果评价,实际列车激励方式要优于定点锤击激励方式。结合理论及试验分析,提出针对受振体柔性支撑浮筑隔振体系的隔振效果预测方法,可为类似隔振措施的评估和比选提供参考。

表面地质的地震响应预测

在美国加州特基平地进行的国际地震场地效应盲测试验中，用传递矩阵法及由此所发展的计算软件较成功地预测了特基平地试验点的地震动响应。盲测结果表明，表面地质模型参数对于正确的预测地表的地震动响应是十分重要的。比较预测资料和计算结果揭示，除了界面深度外，地震波的入射角、Ｓ波速度以及Ｑ值等参数对于地震动的预测是十分重要的。

结构中不可测区域振动响应的预测算法

根据结构中某些可测部件的试验信号,以及其他部件的有限元计算结果,提出了在一定假设条件下复杂结构中不可测区域振动响应的一种预测算法。该算法在识别可测部件所有未知载荷的基础上,预测不可测部件的响应。采用傅里叶变换(FT)将时域载荷转为频域,在获得识别结果后再转回时域的间接法提高预测精度。仿真结果表明,间接法的抗干扰性强、稳定性好,其预测误差与试验误差为同一量级。但对实际工况下方法的有效性、仿真数据的处理等还需作进一步的研究。

基于实测数据的随机振动疲劳寿命预测方法

为研究随机振动载荷下构件的疲劳特性,采用振动台对试件开展随机振动疲劳试验。通过对试件应变计改装,完成试验过程中试件应变响应载荷测量,并实现试件疲劳过程的实时监测,准确获取了试件疲劳时刻。基于实测时域数据,结合雨流计数法和线性累积损伤理论,预估3种量级下试件的随机振动疲劳寿命。预估值与试验值对比均在3倍分散带内,验证了上述随机振动疲劳寿命预测方法的可行性及有效性。后续可通过载荷数据的实测开展危险结构件的疲劳失效监测及寿命预测。

轴向移动悬臂梁振动响应及模型预测控制

平推式架桥车的架设过程可简化为持续受外界激励力的轴向移动悬臂梁系统。采用拉格朗日法推导了系统的时变动力学方程,并选用幂级数函数作为试函数的Galerkin法进行离散求解;同时分析了架设速度对桥梁的振动影响,给出合适的架设速度策略;最后提出了基于Newmark法的模型预测控制对桥梁进行抑振控制,讨论了控制策略中相关参数对振动控制的影响并给出了合适的取值范围。结果对比表明基于Newmark法的模型预测控制效果明显,鲁棒性好。

基于有限元模型分析的船体振动响应预报研究

以某巡逻艇的船体结构和型线为依据,以有限元模型为基础,利用ANSYS分析软件,计算该艇在强迫外力下的整体响应,得出了加速度响应曲线并与实验结果比较,验证了有限元法的可靠性,并获得了一些关于全船振动的有意义的研究成果。

隔振机械结构振动响应工程预报方法

在估计隔振机械结构振动传递特性和振动响应过程中,目前的方法都需要已知激励力或激励源的输入阻抗,这对实际工程中大型机械设备来说是很困难的.可以通过将隔振系统输入输出端频响函数相除的方法消去激励力,利用隔振机械结构输入输出端的振动响应估计出振动传递特性,用比例函数来表示,再用不同时刻或不同工况下结构输入端振动响应的监测结果,对结构输出端的振动响应进行预报和监测.研究表明,这种方法适用于单激励源和多源非耦合激励源情况下的振动响应预报,实验结果验证了估计方法的有效性.

能量有限元法研究进展及在飞行器高频振动响应预示中的应用

结构的高频振动问题严重影响飞行器的服役安全性、可靠性和舒适性,高效准确地预示结构的高频振动响应具有重要的学术研究价值和工程实践意义。能量有限元法是近年来发展起来的一种高频振动响应预示新方法,弥补了有限元法、统计能量法等传统方法在高频振动响应预示方面的不足。本文回顾了能量有限元法的研究进展,阐述了能量有限元法的基本理论及其在工程领域的拓展和应用,对能量有限元法在飞行器结构高频振动响应预示方面的研究工作进行了介绍,并对能量有限元法未来的发展方向进行了展望。

基于全局传递函数的弹性飞机响应预测

未知振动对弹性飞机结构有显著的负面影响.因此,有必要对结构的振动响应进行准确的预测。然而,当目标点存在激励载荷时,大多数现有方法的预测效果较差.为了克服这一缺点,我们提出了一种基于全局传递函数(global transfer function,GTF)的响应预测方法.GTF直接使用参考点的响应预测目标点响应,不需要载荷参与,也不依赖于动力学模型.此外,目标点激励的贡献也可以得到有效的补偿和校正.我们通过有限元模型和实际系统的实验,验证了GTF的有效性和准确性.详细研究了传感器位置、传感器数量、激励类型、激励方式和噪声等因素的影响.并对GTF和基于直接传递函数(direct transfer functio,DTF)的响应预测结果进行了比较.结果表明,GTF能有效预测振动响应,满足工业要求.因此,GTF是一种很有前途的弹性飞机响应预测方法.

基于实测频响函数列的地铁环境振动响应预测方法

针对地铁环境振动预测评价体系的施工设计阶段的预测,提出了一种通过隧道内脉冲激励实测地表系列频响函数的预测方法。将地铁环境振动预测问题转化为两部分:构建高精度车轨耦合解析模型求解作用于基底的频率力;隧道内进行脉冲激励实测隧道-土层系统的地表频响函数列。将两部分在频域内进行叠加运算求得地铁列车引起的环境振动响应,并形成科学的预测流程通过MATLAB程序实现。在18m埋深的隧道内部进行锤击实测地表频响函数带入预测流程进行地表振动响应预测,选取15号线类似条件地点的地表加速度实测数据进行对比验证,结果表明:预测结果和现场实测时域峰值均为0.02m/s2,振动主频均为30Hz^80Hz,1/3倍频程及Z振级也非常相近,预测精度及频谱特性良好。