基于混合TPA的水电机组厂房振动传导研究

机组的稳定运行对水电站厂房上下游的经济和社会发展具有重要支撑作用,新时期对水电机组厂房的稳定性要求愈发增高,但以原型观测为基础的振动理论分析与工程实践仍然滞后。为解决水电厂房测点数量不足的问题,该研究以原型观测为基础,考虑大体系非线性结构的耦合振源传播与放大机理,以实测与仿真计算频响函数(frequency response function, FRF)为核心,搭建混合振动传递路径分析(transfer path analysis, TPA)模型,开展原型-仿真联立分析的水电机组振动传递研究,识别水电机组未测振源、确定振动成分的贡献量等,明确影响响应目标点振动水平的根本原因,并提出局部结构减振措施,形成一套基于传递路径分析方法的水电站厂房振动分析与控制,为我国水电机组的安全稳定运行、结构设计和优化奠定理论基础。

基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法

时域传递路径分析方法用于解决瞬态工况下复杂系统振动噪声问题不仅未能解决自然频率附近频响函数矩阵的病态问题,而且利用现有频域信息转换提取得到的所需时域信息精度较低,因此提出一种基于增广卡尔曼滤波器的时域传递路径分析方法。该方法采用增广卡尔曼滤波器辅以遗传算法估计时域工况载荷,通过最小二乘算法辨识单位脉冲响应函数,将时域工况载荷和对应的单位脉冲响应函数进行线性卷积以计算各传递路径的时域贡献量。算例表明,所提方法采用的增广卡尔曼滤波器载荷识别误差小于传统方法的去卷积滤波器所识别载荷的误差,最小二乘算法辨识的单位脉冲响应函数误差小于对频响函数直接进行快速逆傅里叶变换或者构造有限单位脉冲响应滤波器的误差,且所提方法在复杂结构上也同样具有较小的误差。

基于TPA的管路振动贡献量分析

针对工程实际中管路振动贡献量难以定量分析的问题,引入传递路径分析法(TPA)。通过测量各路径的频率响应函数、各安装点和评估点的响应以及估算激励力,进行传递路径分析,进而得到设备与管路各自的贡献量。通过用某型海水泵进行实验,验证了该方法的准确性。实验结果表明,在40～200 Hz频段内,采用该方法得到的响应计算值与测量值误差小于3 dB,满足工程实际要求。

基于TPA的船舶双层隔振系统计算模型与试验验证

针对船舶双层机械隔振系统结构复杂,遇到振动噪声异常问题时难以排查的情况,将传递路径分析方法(TPA)引入船舶建造的过程之中,在理论分析的基础上,建立了双层机械隔振系统的缩比模型,并进行了试验测试工作,得到了各路径到目标点处的结构振动合成值,且在200 Hz以下的低频段合成结果与实测结果高度吻合。此外,通过分析各路径贡献量的标量云图及典型频点处的路径贡献矢量图,从传递路径的能量分布出发,找出异常路径,并通过检查分析以明确异常的问题。结果表明:该方法可有效分段排查异常问题的成因,满足工程实际的需求。

路面激励对车内噪声影响的TPA分析

针对某车型在颠簸路面行驶过程中车内噪声主观体验较差的问题,结合LMS/TPA模块,建立了路面激励噪声的结构传递路径分析模型,并进行实车道路试验和室内锤击法试验。结果表明:车内目标点的实测噪声与拟合噪声具有良好的一致性,从而验证了TPA模型的正确性。通过对各个路径的贡献量分析,可得出贡献量较大的路径信息,为车内噪声优化提供了依据。

传递路径分析技术在车内噪声与振动研究与分析中的应用

阐述试验传递路径分析的基本原理,结合LMS/TPA模块的功能,分别介绍结构声和空气声载荷的估计算法及其适用范围,并具体介绍典型传递路径分析的实施步骤,可获得的信息及其在车辆噪声优化设计与早期开发中起到的指导作用。

路面激励对汽车行驶平顺性影响的传递路径分析

介绍了传递路径分析的基本原理,利用LMS/TPA软件,对某轿车由路面激励通过悬架和车身对驾驶员座椅地板垂直振动加速度的传递路径进行了分析。通过实车道路试验和室内锤击法试验,详述了汽车振动传递路径分析与试验。对影响整车行驶平顺性的悬架系统主要传递路径进行了分析识别。结果表明,路面激励通过前悬架右下控制臂后点对驾驶员座椅地板Z方向振动加速度的贡献较大,尤其是该点Y方向的振动。要改善该车型的行驶平顺性,应重点对前悬架右下控制臂后点衬套的隔振性能进行改进。运用TPA方法不仅可以识别出各传递路径贡献量幅值的大小,还可以得到各贡献量幅值之间的相位关系,从而为以整车行驶平顺性为目标的悬架与车身各连结点处的隔振设计提供依据。

双层圆柱壳体水下振动噪声结构传递路径分析

为了实现水下双层圆柱壳体噪声源及传递路径的识别、量化,建立了水下结构振-声传递路径分析(TPA)模型,借助互谱技术、平均技术及加窗进行频响函数估计,并结合正则化方法改善频响函数矩阵求逆的病态问题。进行了双层圆柱壳体水下振动-声辐射试验,实现噪声与结构振动数据的同时基采集。编制TPA程序计算得到合成噪声响应与实测结果吻合很好,利用频谱贡献云图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,结果与分布运转法所得一致,进而从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,建立的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法可以有效地识别、量化主要噪声源和噪声的传递路径,并且能够指导水下噪声实时预报和采取针对性的减振降噪措施。

水下加肋双层圆柱壳体的振—声传递路径分析

简要介绍了有限元声振耦合和结构振-声传递路径分析(TPA)的基本理论。基于CAE技术建立了TPA模型,通过ANSYS声振耦合的谐响应分析,获得水下双层圆柱壳体振动响应和声场中的声压响应,利用矩阵条件数曲线优选测点位置,并结合奇异值修正的方法改善频响函数矩阵病态问题,求得振源的耦合激励力和振—声频响函数。由自编TPA程序计算得到两个振源作用下目标点的合成噪声响应与ANSYS实际计算吻合很好。利用频谱贡献云图、矢量叠加图及数据对比的方式分析了传递路径对壳外目标点噪声的贡献,从传递路径的角度找出了对壳外噪声起主导作用的环节。可见,基于CAE方法的水下双层圆柱壳体结构振-声TPA方法具有精度高、易操作、成本低等优点,对潜艇的优化设计、运行管理、针对性的维修均具有十分重要的意义。

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。

基于扩展工况传递路径分析的驾驶室振动传递路径二级建模应用研究

阐述了OPAX方法的基本理论,对某中型卡车驾驶室振动实施传递路径分析,并针对该车结构设计特点,提出基于OPAX方法的二级TPA分析模型,分别为动力总成-驾驶室一级传递路径模型和车架-驾驶室二级传递路径模型。通过建模测试计算获得各级悬置动刚度、工况载荷和路径贡献量,准确定位引起驾驶室振动水平较大的原因,提出改进方案,有效减小驾驶室振动水平。该应用研究表明二级TPA模型更符合研究对象的结构设计,能反映出更详尽的结构路径特性,是对已有TPA模型的丰富和拓展,对OPAX方法的工程应用具有重要的借鉴意义。

考虑车内振动的动力总成悬置系统多目标优化

以实际工况下的测试数据为基础,建立了简化的车内振动传递路径分析模型。在此基础上,以发动机悬置刚度为设计变量,综合考虑悬置系统能量解耦和车内振动,建立了基于灰色粒子群优化算法的多目标优化模型。并以某型卡车为例,进行了多目标优化求解。实验和优化结果表明,在得到较好能量解耦的同时,降低了车内振动,实现了能量解耦和车内低振动的优化匹配。

融合盲源分离的船舶耦合振源传递路径分析技术研究

为解决工况传递路径分析(OTPA)方法面临的核心问题,提升OTPA方法应用范围和工程实用性,提出一种融合盲源分离的传递路径分析技术。首先,结合舱段模型振动试验,深度剖析OTPA方法面临的振源交叉耦合和遗漏振源无法识别等问题;然后,将盲源分离(BSS)技术和OTPA方法进行集成、融合:引入经验模态分解(EMD)-特征值分解的源数估计方法定量估计振源个数,指导振源输入测点的选取;视多个振源信号为卷积混叠,引入非正交联合块对角化方法进行耦合振动源的分离;在解决分离振源排序不确定性的前提下,将分离出的振源作为OTPA方法的输入振源,建立应用限制条件少的BSS-OTPA模型;最后,开展实船海上振动声辐射试验,利用BSS-OTPA模型成功实现了船舶机械振动噪声源的量化、识别。研究成果可直接支持船舶机械设备振动源辐射声场预报和振动噪声控制。

轿车驾驶室声学响应仿真分析

针对某轿车后排乘客耳旁噪声水平过高的问题,建立结构声学耦合有限元模型。通过声灵敏度分析得到左前悬架安装点位置为主要传递路径,利用板件贡献量分析,找到贡献量较大的板件。最终通过改进板件阻尼材料达到了降低噪声的目的,并得到试验验证。通过此方法,可以方便的得到贡献量较大的传递路径和贡献量较大的板件,为降低驾驶室噪声水平提供一种有效的评价和改进的手段。

采用基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析

传递路径分析法是一种分析噪声源贡献大小的有效方法,工况传递路径分析法不需要测量力,只需测量响应就可在机组运行状态下在线完成源贡献量测量与分析。但是串扰对测量精度影响很大,因此提出基于传感器信息组合串扰消除法的工况传递路径分析,在振源附近布置传感器,将测量得到的传感器信号进行频域组合;组合系数通过分步运转,测试振动噪声数据并建立方程,以其它振源振动引起某振源附近传感器的组合信号为0求解方程获得;将线性组合的传感器信号作为参考源信号参与工况传递路径分析,从而消除或减小串扰,准确获得各源的贡献。通过一个两声源的仿真和两个振源的平板试验,演示了分析方法,准确分析了各源贡献,表明采用传感器组合法消除串扰后可以提高激励源的辨识精度,并对传感器个数的影响进行了讨论。

汽车燃油泵噪声传递路径分析与优化

为有效降低整车怠速噪声水平,运用传递路径分析(TPA)方法,对某车型怠速车内噪声开展了系统性测试和分析,识别出传递到车内噪声的重要成分是燃油泵的阶次噪声,且其主要通过结构路径传递,并根据噪声传递函数(NTF)分析获得该车型传递路径中最敏感的环节为油箱隔离软垫与车身间的传递,提出增加该处阻尼和选用三元乙丙橡胶(EPDM)隔离软垫的优化方案。试验结果表明,该方案可有效降低燃油泵传递到车内的阶次噪声,从而显著降低整车怠速噪声。

基于结构传递路径分析的某客车悬置优化

首先在进行各悬置隔振效果的摸底试验,结合结构传递路径分析试验,找到对车内地板振动贡献量比较大的若干路径,并分析贡献量大是由结构(传递函数)引起还是由源(载荷力)引起.然后对载荷力较大的路径进行分析,得到结论:某些路径的贡献量较大是由于悬置减振效果不明显,导致被动侧的载荷力过大.最后,对该悬置提出了优化方案并进行了试验验证.试验结果表明:经优化后,悬置隔振率及车内振动的加速度均有改善.

多点吊耳排气尾管的解耦分析

论述了传递路径分析的基本原理,并结合实际车型搭建了多点吊耳排气尾管的传递路径分析的简化模型.利用逆矩阵法计算得到激励力,通过对传递函数矩阵元素不同的选取,提出了四种不同的吊耳解耦的方式.通过对比合成出的激励力与理想情况的重合程度,以及分析对目标点的影响及其成因,总结出了同时可简化试验,缩短周期,并获取可信数据的耦合方式,为多点布置形式的结构耦合提出了指导性意见.

现场测量表征激励源的部件传递路径分析方法研究

在经典的传递路径分析(Transfer Path Analysis, TPA)方法中,由于激励源内部激励力通常难以测量,而通过被动部件连接界面的接触力求解,但测量传递函数时需要移除激励源解耦,工作效率大大降低。为了解决这一问题,研究了一种部件TPA方法,在不移除激励源的情况下现场测量传递函数,利用一种表征激励源固有特性的约束力求解。以一套模拟发动机结构噪声传递路径的试验台架为研究对象进行TPA试验.结果表明,部件TPA对目标点总响应的预测值与实测值相比基本吻合,但对各传递路径的具体贡献量分析与经典TPA相比稍有差异。另外,通过现场测量获得的约束力能够表征激励源的固有特性,当被动部件结构改变时可以对新的目标点做出响应预测。

基于悬置刚度法的客车方向盘怠速振动传递路径分析

为更加准确识别某中型客车怠速工况下的方向盘振动来源,提升传递路径分析精度,文中总结了基于悬置刚度法分析振动传递路径的基本方法,并以该车方向盘为研究对象开展方法验证。首先,通过计算该车悬置软垫预载力、对已有的悬置软垫数据进行多元回归拟合以及整车方向动刚度转化计算出该悬置软垫实际动刚度;其次,测试系统水平频响函数以及激励点与响应点的加速度信号;再次,用基于阻抗矩阵法TPA所得的结果以及实测结果作为标杆进行对比,比较结果显示悬置刚度法TPA具有较高的精度。传递路径分析结果表明排气系统X向振动对方向盘怠速振动贡献量最大。断开发动机与排气系统连接,发现方向盘怠速振动加速度明显降低,进一步验证了基于悬置刚度法的传递路径分析结果的可靠性。上述分析结果可为车内振动的传递路径分析提供借鉴。