摘要:首先通过研究两个非线性耦合振子,阐明了非线性吸振器具有对初始能量的选择性。即吸振系统在一定带宽的初始能量(主结构中初始能量的大小)下具有很强的吸振能力,而随初始能量偏离一定值,吸振器耗散能量的能力有所减弱。随后提出,在不增加吸振器质量的前提下,采用两自由度的非线性吸振器不仅可以使得能量在吸振器中的耗散加快,靶能量传递效果更好,而且在保证吸振效率的同时,吸振器对于初始能量的有效带宽显著增加。给出了两自由度非线性吸振器的质量、阻尼、刚度等参数的设计方法,最后采用数值仿真验证了上述结论。

摘要:对非平稳地震作用下的含随机参数结构,建议了一类结构体系动力可靠度的数值模拟求解方法。把结构动力方程写成状态方程形式,采用精细积分法对状态方程进行数值求解,将结构响应表达为一系列随机系数和离散时刻处随机激励乘积的和形式。随机系数为结构随机参数的函数,反映结构随机参数对随机响应的影响。在确定性结构非平稳随机响应时域分析方法的基础上,采用不含交叉项的二次多项式对该随机系数进行重构,获得了结构响应关于结构随机参数和离散时刻处随机激励的显式表达式。基于该显式表达式,利用数值模拟技术可以方便地进行首次超越失效准则下结构体系动力可靠度的求解。对一榀非平稳地震作用下的含随机参数框架进行了结构体系动力可靠度分析,并在计算精度和计算效率上与传统蒙特卡罗进行了比较,结果显示所提出的方法具有理想的精度和相当高的效率。

摘要:附加质量对于膜结构振动特性有明显影响,在其振动分析中不能忽略。利用真空箱测试薄膜在不同密度空气中的振动特性,研究了薄膜振动的附加质量影响因素和规律。真空箱采用钢板和钢化玻璃制作,利用真空泵调节真空箱内的气压可以改变箱内的空气密度。对比薄膜在不同密度空气中的振动频率,可以计算其附加质量。试验结果表明,薄膜自振频率随气体密度减小而增大,附加质量效应十分明显,且与模态振型相关。基于试验分析提出了附加质量分布的简化模型,即对于每阶模态,薄膜振动的附加质量分布相当于振型各区域上均匀分布有0.65倍该振型区域特征长度的空气,而振型区域特征长度,取该区域内切圆直径。利用该简化模型分析薄膜得到的振动频率与本文及已有试验结果符合良好,证明了该简化模型的有效性。

摘要:结构参数的不确定性会导致结构的动力特征(如自振频率、振型等)等具有不确定性,如果采用确定性分析方法进行结构设计可能会使结构处于比较危险的状态,因此对随机结构的动力特性分析是十分有必要的。由于统计矩反映了随机结构动力特征的统计特性,由这些统计矩就可以进一步掌握可靠性分析所需要的动力特征的分布规律。统计矩的灵敏度分析能够判别结构不确定性参数对结构动力特征的重要程度,从而为改进结构设计模型提供有效途径。建立了基于MCMC的分层抽样法,并采用该方法对结构动力特性进行统计矩的估计,并通过统计随机样本点信息进行统计矩的灵敏度分析,通过算例验证了所提方法的优越性。

摘要:新建了一个描述梁索耦合结构风致纵向平面涡激振动的非线性偏微分方程组。通过Galerkin方法将此偏微分方程组化为时域上的非线性常微分方程组。用多尺度法求解了所得的常微分方程组,得到了结构在风的涡激频率和结构固有频率接近情况下的一次近似解。分析结果显示,结构在任意模态的振动均包含两个振动频率。当风的涡激频率接近结构的固有频率时,结构振幅突然快速增大。这和Tacoma 桥上观察到的涡激振动情况一致。所得到的一次近似解和分析方法可以为实际工程中梁索耦合结构的风致涡激振动提供简便的验算方法。

摘要:复杂机构动力学的快速建模与高效计算,是机构学领域关注的难题之一,对复杂机构高效运动预测和优化设计具有重要的理论与实用价值。应用多体系统离散时间传递矩阵法定义了平面闭链刚柔五杆机构的状态矢量,推导了典型元件的传递方程和传递矩阵,实现了对平面闭链刚柔五杆机构动力学的快速建模与计算。分别应用本文方法和Lagrange方法实例计算了某闭链平面刚柔五杆机构动力学,计算结果对比验证了本文方法的有效性和高效性。本文方法无需建立系统总体动力学方程,涉及系统矩阵阶次与系统自由度无关,建模灵活,计算速度快,可推广应用于其他复杂机构动力学研究。

摘要:在被动约束层阻尼(PCLD)贮液圆柱壳研究的基础上,考虑约束层的压电效应,导出了压电主动约束层阻尼(PACLD)贮液圆柱壳呈一阶常微分矩阵形式的电-液-固多场谐耦振的控制方程。由于该方程中所包含的液动压力系数和采用比例微分(PD)反馈控制策略时所必需的参考点径向位移都不能预先给定,无法直接求解。为了克服这一困难,采用新型齐次扩容精细积分技术和叠加原理,建立了一种半解析解法,并采用该方法求解了PACLD贮液圆柱壳在地面运动谐激励下的振动控制问题,着重研究了控制电压分布模式对减振效果的影响。数值分析表明,在合适的控制电压分布模式作用下,PACLD对贮液圆柱壳的振动具有很好的调控作用。

摘要:通过建立连续弹性离散点支承上Timoshenko梁的钢轨模型,运用车辆-轨道耦合动力学理论,模拟计算了室内模型轨道轨下支承失效状态下轮轨系统动力响应,分析了列车运行速度与扣件失效数量对轨道结构动力性能的影响,并进行了时域与频域内的试验分析与验证。结果表明:轨下扣件失效破坏了轨道结构支承的连续性,轮轨间相互作用增强,并随其失效数量的增加与列车运行速度的提高而显著增大;同时,扣件支承失效将影响其前后毗邻的正常轨道结构的动态特性,形成较长范围内线路不平顺,影响车辆运行平稳性与乘坐舒适度。钢轨频响函数测试表明，由于扣件支承失效改变了该区段轨枕间距与轨下支承刚度，削弱了道床线路所提供的阻尼,轨道结构的动力性能也产生了显著变化。

摘要:建立了高速列车-框架型板式轨道的动力学模型。基于弹性薄板振动理论和加权余量法,推导了框架型轨道板关于振型坐标的常微分方程。对比分析了运行速度为300　km／h的CRH2-300动车组作用下框架型和平板型板式轨道动力响应,结果表明:两种轨道结构的钢轨垂向位移、钢轨支点反力差别不大,框架型板式轨道的轨道板垂向位移、CA砂浆动应力均大于平板型。分析了CA砂浆弹性模量、板下胶垫刚度对框架型板式轨道动力响应的影响,计算了框架型轨道板的动应力分布,结果表明:随CA砂浆弹性模量的增大,框架型轨道板垂向位移减小,CA砂浆动应力增大,对钢轨垂向位移和钢轨支点反力影响不大;增设板下胶垫可以有效降低CA砂浆动应力;框架型轨道板最大拉应力小于混凝土抗拉强度标准值,可保证强度。

摘要:采用经典二次型LQR 主动控制算法,研究隔震桥梁支座处主动控制装置的控制力特性。研究表明:主动控制力主要表现为阻尼力;当采用适当的状态反馈控制向量及控制权矩阵时,主动控制力与支座的速度基本接近线性关系。在此基础上,提出了基于主动控制算法的隔震桥梁最优被动粘滞阻尼器设计方法。被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数既可以由LQR 的控制增益直接得到,也可以通过线性拟合在实际地震波作用下的主动控制力与速度的关系曲线得到,且二者的结果极为接近。进一步的仿真分析结果表明,优化的被动粘滞阻尼器完全可以达到主动控制的减震效果。

摘要:首先选用对噪声抑制效果较好的Hv估计方法,然后引入对泄露有明显抑制效果的全相位FFT频谱分析方法,构成全相位Hv频响函数估计方法,改善了频响函数估计效果,减小了频响估计误差对MIMO随机振动试验控制效果的影响。最后在钢质悬臂梁上做两输入两输的Hv估计和全相位Hv估计的对比试验以及两种估计结果在MIMO随机振动试验控制的应用效果,试验结果验证了全相位Hv频响函数估计对改善了随机振动试验控制效果的有效性。

摘要:应用高精度耦合计算方法,对带翼梢小翼和C型翼梢的运输机机翼颤振机理进行了研究。气动弹性模拟中,采用Euler方程描述非线性气动力,基于有限元方法获得结构响应。首先详细分析了基本机翼的颤振和极限环振荡(LCO),并与试验值进行比较。在此基础上进行带翼梢装置的机翼颤振特性计算,同时合理分离翼梢装置的质量和气动力作用。研究结果显示,翼梢装置虽然带来气动收益,但对运输机机翼的颤振特性产生了明显的不利影响。翼梢小翼使得颤振速度下降超过10％,并可改变亚音速时机翼的颤振模式;而C型翼梢能使颤振速度降低19％,对颤振频率的影响则较小。

摘要:用计算流体动力学方法对消声器的声学特性进行了仿真计算,并将计算结果和有限元方法计算结果及实验测试结果进行了对比。结果表明，计算流体动力学方法在计算消声器声学特性时，能够考虑声场中流场耗散效应的影响,在对结构较为复杂的消声器进行仿真时具有有限元方法所不具备的优势。在此基础上进一步计算了流速对消声器声学特性的影响,计算结果表明,在流速影响下整个频率范围内消声量均有所降低,且消声频率向高频方向发展。

摘要:吸声系数是针对平面波入射条件下定义的声学参量。在实际(或现场)测量时,往往不满足平面波入射条件。已有的三维空间吸声测量大都基于球面波入射条件,然后加以几何修正。由于与阻抗管测量时的平面波条件不同,所以两者的结果有一定差距。利用逆滤波器原理,对扬声器频响在高低频进行了相应的补偿,消除了环境噪声的影响,在三维空间产生了光滑的butterworth宽频声脉冲。另外,由于声源辐射面积相比测试样品尺寸小很多,可将脉冲声源近似为点声源。将butterworth声脉冲入射毛毡样本,利用在时域上能够分离的入射脉冲和反射脉冲,首先计算了球面波反射系数,然后采用牛顿下山法反演得到样本的平面波阻抗比,并进一步计算了吸声系数。结果表明:较之直接利用球面波几何修正的吸声系数,反演后的吸声系数与声管测量结果更为接近。本方法采用单传声器法(两次测量),测量过程简单,为现场吸声测试提供了一种新的技术途径。