基于工作模态辨识的高速飞行器运输约束动载荷辨识技术研究

在运输振动测量数据基础上,本文提出了基于工作模态辨识的高速飞行器运输约束动载荷辨识方法。首先,详细介绍了ERA(Eigensystem Realization Algorithm)环境激励模态辨识方法的理论和载荷辨识时域方法的理论;其次,给出了飞行器结构动力学建模方法;再次,提出了基于工作模态辨识的高速飞行器运输约束动载荷辨识计算工作流程,详细分析了各操作步骤;最后,通过算例验证了方法的可行性,其中,基于振动测量数据,采用环境激励模态辨识方法辨识各时刻的模态,包括模态频率和模态振型,再利用振动响应的模态叠加原理和模态正交理论,获取各时刻飞行器低阶模态的响应,再结合模态剪力和模态弯矩进行动载荷识别,采用载荷识别方法获取了高速飞行器约束点的约束载荷时域历程。

基于重心平均动态时间规整算法的有载分接开关机械故障诊断

有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)是电力变压器中故障频率较高的部件之一,为了实现有载分接开关的故障诊断,提出了一种基于重心平均动态时间规整算法的故障诊断方法。针对OLTC振动信号的非线性与强时变性,提出自适应变分模态分解算法,计算OLTC振动信号的时频特征矩阵。进一步地,引入重心平均动态时间规整算法,自适应地计算OLTC振动信号时频特征矩阵之间的差异度,从而实现OLTC的故障诊断。研究结果表明,利用重心平均动态时间规整算法能够通过计算多组信号的重心平均序列提高故障诊断的鲁棒性。同时,基于所计算的差异度,不仅能够实现OLTC故障的有效诊断,还能在一定程度上定量表征故障的严重程度。该研究能够为OLTC的故障诊断提供新的思路。

战术导弹的离散突风响应及动载荷计算研究

研究了战术导弹在穿越离散突风区域时,弹体的动力学响应及产生的动载荷.首先,给出了导弹在穿越突风区时的运动方程,其中不仅考虑了弹体的刚体运动,而且考虑了弹体各分站位置及空气舵位置的结构动力学响应引起的附加攻角,以及突风对空气舵的滞后影响效果等.其次,建立了导弹结构动力学模型和"1-cos"突风模型,并给出了弹体动载荷计算公式.最后,通过算例研究了导弹在穿越突风过程中,弹体的动力学响应以及载荷计算问题.

隧道仰拱底鼓机理及列车振动荷载影响研究

为研究列车振动荷载下隧道仰拱结构既有底鼓病害的扩展特性,探究列车动载对仰拱底鼓的放大效应,从围岩静载作用下仰拱底鼓的破坏模式出发,基于现场实测数据,利用动态扩展有限元模型,研究列车动载下各底鼓破坏模式的扩展规律及特性。结果表明:影响仰拱底鼓的主要原因有围岩静载、仰拱结构自身特征以及列车动载,仰拱底鼓模式主要有W型底鼓、LJ型底鼓以及H型底鼓。列车动载的加入改变了仰拱底鼓裂缝的扩展规律,缩短了裂缝贯通的时间,列车动载循环100次后裂缝贯通时间仅为围岩静载时的50%左右,循环10000次后裂缝贯通时间仅为围岩静载时的25%左右。围岩与仰拱间的接触压力斜率随着动载的加入而提高,提高的幅度与动载的循环次数正相关。

基于Wilson-θ算法的动载荷识别及影响因素

基于结构动力学正问题Wilson-θ算法的基本理论,推导了时域逆问题动载荷识别的改进算法,给出了算法的基本步骤和递推过程,同时将动载荷识别模型引入到模态空间,利用模态叠加实现多自由度系统的动载荷识别。仿真分析表明,该方法具有较高的识别精度和一定的抗噪声干扰能力,为动载荷时域识别方法提供了一种新的思路。

基于飞行工作模态分析的飞行器动载荷识别研究

基于飞行遥测振动数据,本文提出了基于工作模态分析的飞行器动载荷识别方法.首先,详细介绍了ERA环境激励模态辨识方法的理论.其次,给出了飞行器结构动力学建模方法.再次,提出了基于工作模态辨识的飞行器动载荷辨识计算工作流程,详细分析了其中的注意点.最后,通过算例验证了方法的可行性,其中基于飞行器飞行振动遥测数据,采用环境激励模态辨识方法辨识其各时刻的模态,包括模态频率和模态振型,再利用振动响应的模态叠加原理和模态正交理论,获取各时刻飞行器低阶模态的响应,再结合模态剪力和模态弯矩进行动载荷识别.

考虑弹性的导弹倾斜发射动力学研究

针对导弹离轨安全性问题,研究了考虑弹性响应的导弹倾斜发射过程,以及导弹质量特性和发射角度的影响。提出了导弹倾斜发射动力学模型,其中考虑了离轨时刻导弹弹性变形释放产生的弹性响应和动载荷,以及离轨后低速飞行过程中的气动力,建立了导弹的结构动力学模型。通过算例研究了导弹离轨动力学模型的可行性,获得了导弹质量特性参数和发射角度对动力学和弹性响应的影响。研究发现,导弹离轨前,弹体在重力和前后滑块支撑力作用下发生弹性变形,在离轨时刻弹性释放,产生弹性响应,使得弹体受到动载荷;导弹质量和惯量对刚体运动影响较大,导弹质量和惯量越大,沉浮运动和俯仰运动响应越大,且分别呈现线性和非线性趋势;发射角度越大,导弹的沉浮运动、俯仰运动以及弹性响应越小。

基于ANSYS星轮装载机构的动力学研究

针对星轮装载机构在工作过程中存在受力不恒定的问题,对星轮机构进行动力学分析,确定了煤岩对星轮的激振力,并以直斜形星轮为例,利用Ansys软件对星轮进行模态分析和谐响应分析,得出了星轮机构在动载荷作用下的振型、应力及应变情况,分析指出了星轮受载荷最大处的位置,为研究改进星轮的设计和改善星轮的性能提供理论依据。

基于正交算子的动力学模型的建立

从信息能量分布的观点出发考察动力学模型，把广义离散正交算子与系统动力学建模理论相结合，利用正交算子的信息压缩性质建立了能量相对集中的、适应于动态载荷识别的动力学模型．此模型运用模态分析技术大幅度降低了求解尺寸，解决了损失高阶模态信息问题．

战术导弹的离散突风响应鲁棒控制研究

研究了战术导弹在穿越离散突风区域时弹体的动力学响应鲁棒控制,给出了导弹在穿越突风区时的运动方程、导弹结构动力学模型、"1-cos"突风模型和控制模型,其中不仅考虑了弹体在突风区的刚体运动,而且考虑了弹体位置及空气舵位置的结构动力学响应引起的附加攻角,突风对空气舵的滞后影响效果,以及空气舵控制舵偏引起的控制力等。通过算例研究了导弹在穿越突风过程中使用空气舵对弹体的结构动力学响应进行控制,及弹体H∞控制方法,设计了最优控制器。研究发现,施加控制后的弹体结构动力学响应明显衰减。

开敞式体育场屋盖结构风荷载特性及风振特性研究

以深圳石岩大树林公园开敞式体育场为例,进行开敞式屋盖结构风荷载特性、结构自振特性、风振响应特性、风振系数研究。首先,通过风洞试验,给出了24个不同方向角结构表面的风荷载分布,挑选较为不利的风向角。其次,进行了结构自振特性研究,分析了结构的刚度薄弱处和振动特点。然后,在对结构表面风荷载分析的基础上,选择6个典型的风向角进行结构的风致动力响应分析。最后,对动力分析结果进行统计分析,提出了可供设计参考的风振系数建议值,为今后工程人员设计开敞式屋盖结构提供参考。

甘肃省体育馆悬吊楼盖人致振动舒适度现场测试研究

对于悬吊楼盖,其悬吊端竖向刚度较弱,人群荷载激励下易发生较大振动。以甘肃省体育馆13.500m标高悬吊楼盖为研究对象,在主体结构完工后,首先,测试了楼盖在环境脉动激励作用下的振动模态;其次,参照楼盖的振动模态实测了楼盖在不同激励下包括单人行走、多人行走、多人跳跃、多人跑步、自由运动等工况下的加速度反应;最后根据楼盖的建筑使用功能,以峰值加速度为指标评估该悬吊楼盖的振动舒适度。结果表明,悬吊楼盖在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题,人致激励的类型和路线对楼盖的振动舒适度有显著的影响。

机组水平动荷载对机墩振动反应的影响

水电站发电机组运行时将产生激振力,机墩作为发电机组主要支撑部位,其发生的振动现象较厂房结构其他部位明显。通过建立某水电站地下厂房三维有限元模型,采用谐响应法进行动力计算,研究实际工程中在不同机组水平动荷载施加方式下机墩各典型部位振动反应的分布规律。分析结果表明,机组水平动荷载的施加方式对机墩部位的振动影响很大,应根据机组动荷载的实际特性选取合适的施加方式才能充分考虑机组振动时产生的不利影响。

单晶铜塑性变形的二维离散位错动力学模拟研究

针对亚微米尺度晶体元器件在加工和服役中出现的反常力学行为和动态变形等问题,基于离散位错动力学理论建立了单晶铜塑性变形过程的二维离散位错动力学模型.该模型考虑外加载荷、位错间相互力和自由表面镜像力对位错的作用机制,引入了截断位错速度准则.与微压缩实验对比验证了模型的正确性,并且能够描述力加载描述的位错雪崩现象.应用该模型分析了不同加载方式和应变率下位错演化及力学行为,结果表明:当外部约束为力加载和位移加载时,应力应变曲线分别呈现出台阶状的应变突增和锯齿状的应力陡降,位错雪崩效应的内在机制则分别归结为位错速度的随机性和位错源开动的间歇性;应变率在10^(2)~4×10^(4)s^(-1)范围内,单晶铜屈服应力的应变率敏感性发生改变,位错演化特征由单滑移转变为多滑移面激活的均匀变形,位错增殖逐渐代替位错源激活作为流动应力的主导机制.

日本明石海峡大桥的抗风设计介绍

本文概略介始了结构物在风力作用下产生静、动态反应时的基本概念。在此基础上，摘要介绍了目前世界最大跨径悬索桥（Ｌ＝１９００ｍ）──日本明石海峡大桥的抗风设计程序，基本风速及设计风速的计算，对风的变化特性，攻角、风的静力设计、抗风验算等进行了分析并对明石海峡桥在施工期间的基本风速进行了演算。

多体复杂系统力学载荷识别方法

力学环境研究和试验条件制定需要获知船(星)箭组合体在上升段过程中经历的复杂的力学环境条件,然而目前没有针对发动机的推力脉动、跨声速抖振等外力函数的直接测量方法。针对该问题,文章提出了一种应用载荷识别方法反演运载火箭和卫星组合体在发射段力学载荷条件的新方法。运用Duhamel积分和模态叠加法,以二次多项式作为基函数,推导建立了多自由度振动系统动态载荷识别数学模型,并通过算例完成了与精细积分法的比较。结果表明新方法具有较好的抗干扰能力和很高的识别精度,且无误差积累问题存在,通过提高采样频率,减小计算步长,可获得更精确的识别结果,为工程应用提供技术支撑。

基于ANSYS掘进机旋转盘的动力学研究

针对掘进机星轮装载机构在工作中存在旋转盘转动不恒定问题,对旋转盘进行动力学分析,确定了马达对铲板旋转盘的激振力,利用ANSYS软件对旋转盘进行模态和振型分析,得出了旋转盘在动载荷作用下的振型、应力及应变情况,分析指出了旋转盘最容易失效的位置,为研究改进掘进机铲板旋转盘的设计和改善掘进机的装载性能提供理论依据。

公路桥梁动力特性试验研究

为了研究既有公路桥梁的动力特性,按照解析计算、有限元分析与试验分析相结合的原则,以湖南省内某既有公路桥梁为背景,利用大型有限元分析软件Midas/Civil建立公路桥梁理论模型,分析并考察了桥跨结构的自振特性和与动载作用下的联合振动特性,以此来评价全桥的整体受力情况,了解桥跨结构的实际工作状态,为桥梁的日常养护和维修提供参考,并建立和积累桥梁的技术资料,完善桥梁数据库信息。结果表明:解析计算结果与有限元计算结果较吻合,说明有限元数值模拟分析精确度较高;现场实测结果比有限元分析结果大,说明全桥的整体刚度较理论计算值大,满足正常使用刚度需求。

生物质环模成型机致密成型过程振动分析

环模成型机作为生物质致密成型的主要设备,成型过程中的剧烈振动问题会影响其工作的稳定性,降低生物质的成型质量。针对环模成型机成型过程中的振动问题,根据实际工况在RecurDyn和EDEM中分别建立环模成型机的动力学仿真模型和离散元模型,通过联合仿真来模拟环模成型机的攫取过程。根据联合仿真结果,得到不同主轴转速下环模所受的挤压力情况,在有限元软件中得到环模的等效应力云图,结果表明:环模所受的最大等效应力为95.930 MPa,发生在环模模孔入口处。以环模所受最大挤压力作为载荷进行环模成型机预应力模态分析及谐响应分析。根据预应力模态分析得知,环模成型机变形主要表现为摆动及扭转。根据谐响应分析得到环模成型机在X、Y和Z方向的振幅-频率曲线,结果表明,在第1阶、第3阶和第5阶固有频率处环模成型机容易产生共振,应避免其在该激励频率附近工作。

大跨屋盖结构下压风荷载确定方法与实例分析

介绍了几种大跨度屋盖结构下压风荷载的计算方法,并以某大型体育场屋盖为例,通过引入峰值因子和位移匹配度判据,分析了等效荷载作用下位移响应值和空间分布的合理性。研究结果表明,按比例放大的阵风荷载因子法和动力放大系数法,当计算基准值较小时,得出的放大倍数过高,将导致除等效目标之外的响应值被高估。采用准静态荷载与均匀分布附加风振力的线性叠加方法得出的等效荷载将给出较为合理的位移响应值,其中又以结合LRC方法的等效荷载位移匹配度最高。此外,研究表明若不考虑风洞试验结果,按体型系数+0.2在半跨屋盖上作用均匀风荷载,也能给出基本合理、工程上可用的下压风荷载。