基于一个20层非线性benchmark结构,研究了优化设计的调谐冲击阻尼器(TID)系统的减震效果以及相对于传统设计的优越性。首先采用参数识别算法得到原有限元模型的降阶模型,然后基于该降阶模型,提出了基于性能的优化设计方法对TID系统的参数进行优化设计,最后分析原有限元模型附加优化的TID系统的减震效果。研究结果表明:经过优化设计的TID系统减震...
碰振系统普遍存在于工程领域中,因此开展碰撞振动的研究具有重要的实际意义。应用随机振动研究的最新成果--迭代加权残值法,求解了高斯白噪声激励下基于Hertz接触的单自由度碰振系统的随机响应近似闭合解。首先,结合概率环流和概率势流的概念,构造系统FPK方程稳态解的近似表达式;然后,运用加权残值法获得近似表达式中的待定系数;最后,应用迭代技...
为了进一步研究地震作用下钢梁-型钢混凝土(SRC)柱框架-钢筋混凝土(RC)核心筒混合结构的抗震性能,按8度(0.2g)设防、Ⅱ类场地设计了1个10层钢梁-SRC柱框架-RC核心筒混合结构原型,根据相似原理制作了缩尺比为1:5混合结构试验模型并进行了低周反复加载试验,基于试验结果,揭示了混合结构在地震作用下的复杂受力行为和破坏过程,并对混合结构的破坏特...
为了提升客车前部吸能结构的耐撞性,通过模拟甲虫鞘翅的微观结构,设计了一系列新型客车八边形仿生多胞薄壁管,并对其在轴向加载下的吸能特性进行了研究。首先,建立了八边形多胞薄壁管的有限元模型,然后,采用简化超折叠单元理论验证了有限元模型的有效性。最后,通过有限元仿真对比研究了八边形仿生多胞薄壁管与传统多胞薄壁管的耐撞性。结果表明,...
管道结构在服役期间会出现各种形式的损伤,其结构动力学参数和能量传播形式也会随之产生一定的变化,根据充液管道的动力学方程,推导得到了充液管道振动的能量平衡方程和能量有限元方程。分别采用能量有限元法和有限元法对充液管道的能量密度进行了计算和对比,验证了能量有限元法求解充液管道振动响应的准确性。在此基础上建立了基于能量密度变化...
大坝遭遇强震后的破坏程度诊断是大坝安全评价的重要问题,大坝在强震中的损伤发展过程和发展路径破坏过程对于大坝安全评价同样具有重要的价值。针对这一问题,提出利用大坝在强震过程中的响应时程数据,对损伤部位、不同部位发生初始损伤的时间次序以及损伤程度采用基于小波变换的相关性分析进行识别的思想和技术,提出了基于移动时间窗的初始损伤...
为探讨UHPC材料在SHPB试验中实现恒应变率加载和试件应力平衡的途径,采用大型有限元分析软件LS-DYNA从整形器材料、直径以及厚度等角度出发,开展了相应的数值模拟与分析。通过对软件中KCC损伤模型材料参数取值进行优化,拟合了UHPC材料动态损伤行为,建立了基于SHPB技术的UHPC材料冲击压缩数值模型并与实验验证。在此基础上,开展不同整形器材料、...
为克服永磁直线同步电机(Permanent-Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)敏感扰动、易受噪声影响诱发抖振的不足,摆脱位置传感器对电机伺服系统的束缚,构建了一种以线性自抗扰控制器(Linear Active Disturbance Rejection Control, LADRC)为核心、扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter, EKF)和线性扩张状态观测器(Linear Extended St...
由于船体结构及碰撞优化的复杂性,使得传统优化方法难以有效进行。基于遗传算法、模拟退火算法和BP神经网络,结合正交试验设计和ABAQUS参数化仿真技术,提出一种新的结构耐撞性优化方法--SGA-BP-GA。为了提高BP网络对结构耐撞性指标的预测精度和泛化能力,利用模拟退火算法的概率突跳特性克服遗传算法易早熟和陷于局部最优的缺点,在此基础上采用模...
在拼接模具铣削过程中,由于拼接过缝处硬度差的影响致使铣削力发生突变并加剧振动,进而降低工件表面质量和刀具的使用寿命。针对上述问题本文首先建立了拼接过缝区域的切屑厚度模型,分析了切屑厚度与铣削力系数的关系;然后运用基于Runge-Kutta法的全离散法求解铣削动力学方程,由于瞬时铣削力系数随切削参数的变化而变化,故基于该方法可获得上限...
对于新研舰载设备,各国海军均要求其抗冲击性能满足考核标准才可装舰使用。为了进行对潜艇内大型设备在接近实战条件下的考核试验,设计并建造了模拟潜艇的试验舱段平台。在不同爆源距离的标准考核工况下,数值模拟了试验舱段的水下爆炸试验,对试验舱段提供的冲击环境进行预报,并根据数值模拟结果及相关理论计算拟定试验工况后,完成了3次水下爆炸...
为解决变转速下正交匹配追踪(OMP)过度匹配和非正交投影的问题,提出优化正交匹配追踪(OOMP)。根据轴承故障振动信号的特性,构建组合时频原子字典与OMP匹配;将鲸鱼优化算法引入到OMP中选择与残差信号匹配的最优原子,实现信号重构和故障特征增强。为避免阶次追踪的缺陷,引入角度-时间(A-T)谱提取故障特征。试验验证,OOMP可有效增强轴承故障特征,A-...
为了减小直齿圆柱齿轮系统由于外载荷波动和时变啮合刚度引起的振动,建立了直齿圆柱齿轮的时滞反馈减振动力学模型,并利用多尺度法对时滞反馈齿轮传动系统进行求解,获得了齿轮系统主共振频率响应方程,通过分析比较载荷波动、啮合刚度波动和时滞反馈控制参数对主共振的影响,可以得出:齿轮系统存在的载荷波动和啮合刚度波动都会导致齿轮系统主共振...
以研究城市轨道车辆弹性车体振动特性与车下设备之间的耦合振动关系为目的,利用模态叠加法原理建立了含有车下设备等效欧拉梁车体的刚柔耦合多体动力学模型。在多种不同工况下分析了城市轨道车辆弹性车体中部与转向架上方的振动响应,讨论了车体的一阶弹性模态频率对弹性共振速度的敏感性,从全车长角度分析了车体与车下设备之间的耦合振动关系,并...
针对地下隧道结构纵向地震反应问题,《城市轨道交通结构抗震设计规范》(GB 50909-2014)采用了纵向反应位移法,在一定程度上考虑了地震动作用下土体与地下结构的相互作用。而纵向整体式反应位移法,是一种可用于非一致地震动输入时隧道等长线型地下结构抗震分析的实用方法。以北京某地铁区间盾构隧道结构为研究对象,采用规范方法和纵向整体式反应...
漂浮式风力机平稳运行是海上风电场建设的基本要求。为对比调谐质量阻尼器(TMD)对不同漂浮式风力机稳定性的控制效果,选取驳船型(Barge型)、浮柱型(Spar型)及半潜型(Semi型)3种漂浮式风力机,在机舱中配置TMD进行控制,研究3种漂浮式风力机在风、浪及流载荷联合作用下的稳定性控制效果。结果表明:无TMD控制时,Barge型漂浮式风力机响应幅度远大于Sp...
转矩脉动是造成电机振动和噪声的主要原因。为降低开关磁阻电机转矩脉动,研究了一种新型转子齿形,即在传统平行转子齿形的两侧添加半椭圆形辅助铁芯。利用有限元法,对一台12/8极开关磁阻电机建模,通过参数化仿真,得到最优改进模型。同时,为了进一步降低转矩脉动,优化功率变换器开关角,缓解换相时引起的转矩跃变。通过仿真计算得到最佳开通角和关...
基于显示动力学有限元ABAQUS/Explicit建立了流固耦合计算模型。研究了具有负泊松比特性的橡胶蜂窝空腔覆盖层在水下非接触性爆炸作用下的抗冲特性,分析了覆盖层的动态响应并讨论了高度、胞元壁厚和扩张角度等结构参数对覆盖层抗冲击性能的影响。结果表明,负泊松比蜂窝覆盖层水下爆炸抗冲性能依赖于结构参数,随着高度增加、胞元壁厚的减小、扩展...
单面瓦楞机新型压力辊机构工作过程中仍存在较大的振动,为了分析振动的原因并对其改进,建立了压力辊机构系统的振动微分方程,采用广义的Hertz接触理论计算了振动模型中接触刚度和接触阻尼的大小,把压力辊与上瓦楞辊啮合转动时中心距的变化量作为位移激励,分析了压力辊机构的振动特性,求得了振动响应。对机构进行振动测试,对比分析了理论解析与实...
黏接技术广泛运用于现代工业中,黏接界面的脱黏会导致结构完整性的破坏,对黏接界面的有效检测具有重要意义。提出了一种基于亚谐波共振分析的黏接界面脱黏的识别方法,将黏接界面简化为单自由度模型,采用多尺度方法分析了亚谐波共振现象,定性分析了黏接界面脱黏亚谐波共振的激励条件。以铝板黏接结构为实验对象,利用粘贴在铝梁表面的压电作动单元...
钢壳混凝土作为一种新型结构,其在防渗、结构抗震、质量控制等方面具有显著优势,已成功应用于大型沉管隧道等土木工程中。由于施工工艺以及材料性能等原因,施工时导致结构内存在不同程度的混凝土脱空现象,影响结构的强度、刚度和承载力等性能。针对钢壳混凝土组合结构注浆效果评价问题,基于弹性波在层状介质中的传播特性,结合钢壳混凝土组合结构...
动力多灾害作用下工程结构防护问题已成为当前研究的热点,采用LS-DYNA软件对ISO-834标准火灾后的钢管RPC柱抗爆动态响应全过程进行了模拟。首先采用ANSYS软件模拟钢管RPC在高温作用下的温度场分布,进一步得出钢管和核心混凝土的残余强度,在此基础上分别用弹塑性模型和K&C模型描述钢管和RPC的本构关系。结合试验研究,采用参数化分析方法研究了荷...
通过分析轴承内外圈故障时域波形特征,结合其早期微弱故障特点,提出了一种与轴承故障波形高度匹配的衰减余弦过完备字典,同时与稀疏表示基追踪方法的特征符号搜索算法相结合的新型算法(ACFS),实现了强噪声干扰下轴承微弱故障特征的提取。通过分析原始信号频谱与理论故障特征,确定了张成原子库的参数,并结合特征符号搜索算法对不同信噪比轴承内圈...
为了提高舰载设备的抗冲击性能,改善限位参数不匹配造成的二次冲击问题,建立了八参数可独立设置的带限位隔振系统数学模型,利用四阶龙格库塔的方法进行冲击仿真计算,并与冲击试验结果进行对比,分析了限位器参数(刚度比,安装间隙)对冲击响应的影响。研究结果表明:当刚度比足够大,存在一个使系统加速度响应取得最大值的特殊间隙,称为共振间隙。共...
针对发动机空气弹簧液压悬置的动特性及其参数灵敏度影响,采用空气弹簧液压悬置上液室等效体积刚度替代解耦膜以及密闭空气腔对悬置动特性的影响,基于流体力学相关理论建立了空气弹簧液压悬置力学模型,并通过试验验证了该模型的正确性,分析了空气腔开启和关闭时空气弹簧的动态特性;采用该模型研究了空气弹簧液压悬置橡胶主簧体积刚度、阻尼系数...
解析地研究了复杂声边界约束下水中无限长圆柱壳的振动和声辐射问题。该圆柱壳受到轴向均匀线激励力作用,并处于自由液面(或水平水底)和垂直刚性壁面组成的复杂声边界构成的四分之一无限流域中。根据镜像原理和Graf加法定理推导了无限长圆柱壳声振耦合方程,讨论了复杂声边界对圆柱壳振动和声辐射的影响。研究发现两种声边界对圆柱壳振动特性和表...
将惯质系数可调的半主动惯容器应用到隔振器中,根据其力学特性,提出相对加速度-相对速度控制策略调节半主动惯容器的惯质系数在最大与最小惯质系数间切换。研究三元件并联式与串联式半主动惯容隔振器在基础简谐激励下的动态特性,运用平均法求解系统的动态响应,并与数值解进行对比。定义动态位移峰值、绝对位移传递率峰值、隔振频带以及高频带的...
枪虾利用空化气泡破裂产生的压力脉冲进行捕猎,其夹螯产生空化射流具有高能聚焦的特点。研究夹螯结构对射流的聚焦机理和影响规律,对于探索空化效应、研发仿生空化装置等具有重要的意义。利用CT扫描技术和高速摄影技术,通过研究夹螯的结构特性、运动特性,揭示了枪虾夹螯的运动规律;结合CFD仿真模拟空化射流的产生过程和流场状态,阐述夹螯结构对...
新一代无级变速器(Continuously Variable Transmission, CVT)设计中,离合器传递的扭矩无法通过传感器直接获取。为满足其接合过程快速充油且避免扭矩冲击给金属带造成破坏等问题,提出一种离合器执行机构鲁棒性的模型预测控制算法。基于鲁棒控制Lyapunov函数(Rrobust Control Lyapunov Function, RCLF),构造离合器充油和滑摩阶段的鲁棒控制器,利...
为研究机体设置阻尼器后非比例阻尼对滑橇式直升机机体动力学特性的影响,建立了支持在滑橇式起落架上的直升机机体有限元模型。给出了结合有限元法的直升机机体固有频率和当量至桨毂中心的质量、刚度及阻尼的计算方法,当量后的比例阻尼系统与实际非比例阻尼系统的复特征值相同。分析了非比例阻尼对机体模态频率及阻尼的影响:由于非比例阻尼的影...
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