架空输电线路在特定的风雨耦合条件下会诱发风雨激振问题。风雨激振使得高压输电线-塔体系更易于发生动力失稳乃至断线倒塔,制约着架空输电线路的安全稳定运行。为此,针对架空导线风雨激振问题,详细叙述风雨激振的严重危害,介绍包括现场观测、风洞试验、理论分析、数值流体计算等相关研究方法。分析风雨激振的诱发机制、关键影响因素、现有的振动抑制措施以及新形势下亟需解决的问题,为该问题的进一步研究提供思路。
随着高架线路在城市轨道交通中的广泛运用,噪声污染问题越来越严重,受到社会各界的广泛关注。为此介绍高架轨道交通的发展情况,分析高架轨道交通噪声的主要类型以及基本特性,并对高架轨道交通噪声的预测的不同数学模型法进行综述,最后展望未来高架轨道交通噪声预测方法的发展趋势。
目前对于分布式拉杆转子轮盘接触刚度的研究较多使用的是 Hertz接触理论。Hertz接触理论把轮盘间的接触等效为微观微凸体弹性半球之间的接触过于理想化,不能精确地模拟轮盘接触的实际情况;且 Hertz接触理论中弹性半球接触角大于 30°时计算结果就会出现很大误差。基于 Persson接触理论提出一种新的接触模型,优化了分布式拉杆转子轮盘接触刚度的求解方法。
无线传感器网络的特点使得控制系统中不可避免地存在时滞,从而导致作动器产生的控制力不能及时地施加到结构上,影响控制效果。从考虑时滞的结构主动质量阻尼 (AMD)控制系统的状态微分方程求得控制律,研究时滞线性系统振动的主动最优化控制方法并给出具体的实现过程。设计出的控制律表达式中既包括当前的状态反馈,又包括前若干步控制项的线性组合。若仍按无时滞控制设计对时滞控制系统进行控制将可能导致系统的响应发散,达不到对受控结构减振的目的。仿真算例表明,在一定的时滞量范围内,所提方法能够对结构的峰值响应和均方值响应均能达到较好的控制效果,而且确保了系统的稳定性。
为增强某些频率区域内覆盖层对加筋板的声辐射抑制作用,在手性结构覆盖层的圆环内填充软橡胶层包覆的金属核心局域共振子。本文基于有限元方法及 Rayleigh积分公式,建立了敷设手性覆盖层加筋板简化梁模型,分析了手性覆盖层的振动抑制特性及局域共振子对手性覆盖层振动的影响。结果表明:手性结构的变形模式和局域共振子与手性结构之间的耦合作用对覆盖层的禁带频率带宽和振动衰减起到关键的作用;手性结构覆盖层对加筋板声辐射抑制作用主要来自于覆盖层的振动衰减能力,声辐射效率的变化对声辐射的影响较小。
通过压电驱动器的出力性能标定试验,建立压电摩擦阻尼器的最大摩阻力表达式;采用基于解析表达式的自适应模糊控制方法,设计含有四个调整因子的规则自调整模糊控制器;综合运用 MATLAB语言、 GUI工具以及 SIMULINK工具箱建立输电塔模型结构无控和模糊控制时的数值模拟系统,分析结构在不同工况下的地震响应和控制效果。结果表明:自调整模糊控制系统能够根据模型结构的动力反应实时改变压电摩擦阻尼器的控制力,且相比传统模糊控制表现了更好的控制效果;自调整模糊控制后,除一层的速度峰值略有放大外,模型结构其余各层的位移和速度峰值响应都得到较好地抑制,且在结构层间变形较大的第三层表现最好的控制效果,位移峰值减小 44.64%,速度峰值减小 37.96%。
建立三自由度多间隙齿轮系统耦合振动模型,综合考虑时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承纵向响应等非线性特性因素的影响,并采用变步长 4~5阶 Runge-Kutta法对系统状态方程进行数值求解。构建系统的 Poincaré截面,得到系统的位移-时间映像图,通过分析位移-时间映像图,发现系统在支承间隙较小而支承刚度较大时更加稳定;根据分析位移-时间映像图的结论,选择合理的参数,画出系统随频率变化的分岔图,结合相图和 Poincaré映射图分析系统的非线性动力学特性,发现系统在不同激励频率下会发生 Hopf分岔、倍化分岔和混沌等现象。
研制一种双自由度自调谐吸振器,可在竖直平动和横向摆动两个方向上调节自身的固有频率,实现两个方向的吸振。首先建立该吸振器的力学模型,对其移频特性进行分析,得到在两个方向上的移频特性曲线。其次建立多模态减振系统,对不同安装位置和不同激励频率条件下吸振器的吸振效果进行仿真研究,并与相同条件下的单自由度吸振器的吸振效果进行比较。结果表明,双自由度吸振器具有较大的移频范围,当安装在激励同侧时更有利于发挥其吸振效果,且其吸振效果优于单自由度吸振器。
以某五平行轴齿式离心压缩机为研究对象,建立多平行轴齿轮耦合转子系统有限元模型。采用数值方法,在考虑齿轮耦合与不考虑齿轮耦合两种情况下分别对系统运动方程进行求解,得到系统横向及轴向振动的固有频率和振型,在考虑陀螺力矩的情况下计算系统临界转速值并绘制 Campbell图,进而详细分析齿轮啮合作用对多平行轴转子系统动力学特性的影响。研究表明齿轮的耦合作用会使系统派生出新的固有频率及耦合振型,整体系统表现为原有单轴的固有特性与耦合特性两种模式,系统出现新的临界转速值,同时分别指出齿轮耦合作用对系统横向振动和轴向振动的不同影响以及派生频率的来源。
为分析和解决汽车扭力梁悬架系统振动引致的整车 NVH问题,建立施加约束边界的悬架系统有限元模型并计算其系统模态。为了更确切地模拟悬架橡胶衬套在实际工作状态下所表现出的动态刚度特性,在有限元建模中提出一种衬套动刚度的当量方法,并结合试验验证阐明该方法的正确性。基于验证后的模型,以衬套刚度为影响因素,对悬架系统的低阶模态频率进行灵敏度分析,并讨论衬套刚度约束方向与模态振型之间的联系,最终揭示出衬套刚度对系统模态分布的影响规律。
船体局部振动直接受船体甲板的固有频率影响。对于主机转速较高的船,提高设计阶段甲板固有频率的计算精度可有效降低局部船体共振风险。对比采用经验公式法和有限元法计算船体甲板固有频率的不同,分析各种经验计算方法的适用范围,提出准确计算甲板固有频率的有限元法边界条件设置方法,并采用实船测试结果对本文的计算方法进行验证。有关结论对于在设计阶段如何进行船体甲板固有频率计算有较大的参考价值。
船舶推进轴系的对中状态直接影响轴系的振动,分析其影响规律对于识别和有效控制异常振动具有重要意义。文中艉轴承支撑力采用与标高有关的非线性模型,考虑螺旋桨的不平衡回旋,在此基础上根据有限元方法建立了连续轴系的非线性动力学模型。通过求解非线性动力学响应,分析艉轴承标高与轴系垂直弯曲振动二者之间的关系,可为改善轴系对中状况与减小轴系振动提供参考。
建立包括转向系统的整车四自由度模型,分析摆振发生时转向系统刚度、阻尼对前轮摆振角、车辆横摆角速度、侧向加速度和侧倾角加速度的影响。为减小摆振对车辆稳定性的影响,应用最优控制对后轮进行反馈控制。结果表明:当摆振发生后,车辆侧向加速度和侧倾角加速度会产生较大波动,横摆角速度和侧倾角影响不大;转向系统阻尼对摆振的影响较大。采用对后轮的反馈控制可有效改善摆振发生时的车辆横向稳定性。
浮筏隔振是从传递路径上控制舰艇机械噪声的重要措施之一。为分析浮筏隔振装置的性能及筏架上设备激励相位差的影响,并与双层隔振装置的效果进行对比,本文基于导纳理论建立了设备-浮筏-安装基座系统的动力学分析模型,对泵组小型浮筏隔振装置进行了数值计算与分析。结果表明,在中高频段,浮筏隔振装置的效果主要取决于设备-上层隔振器、筏架-下层隔振器系统的垂向刚体振动固有频率 ω1、ω2,故筏架上单台设备运行时其隔振效果与同固有频率 ω1、ω2的双层隔振装置基本一致,而在低频段浮筏隔振装置效果略好;筏架上设备激励的相位差对中高频段传递到基座的振动功率流及振级落差几乎没有影响,但对低频段的振动传递及隔振性能有一定影响。
针对某款车用发电机低速噪声偏大的问题,首先进行发电机台架噪声试验,运用阶次分析找到主要特征阶次。采用数值模拟和试验验证相结合的方法对车用发电机结构进行模态分析,计算出发电机的前几阶固有频率与模态振型。结合噪声试验分析结果与模态特性,得出低速噪声偏大是由于发电机在电磁力波的激励下发生了共振的结论。最后提出改进建议,改进后的电机低速下噪声得到明显的改善,总体声压级降低约 2dB(A),共振处声压级降低约 5dB(A)。
为解决某重型汽车前组合灯在发动机怠速时振幅过大的实际问题,建立前组合灯支架的有限元模型,通过模态分析发现其 1阶振型与实车振型相似, 1阶模态频率与发动机怠速时的激励频率相近。建立振动系统的刚柔耦合动力学模型,仿真结果验证在发动机怠速时的激励频率输入下振动系统在开始阶段发生近似拍振现象,而且 1阶模态参与因子在系统振动中的贡献率最大。根据模态分析理论设计前组合灯辅助支架,使系统基频避开发动机怠速和常用转速时的激振频率,经过再次仿真分析和实车试验验证,系统振幅控制在合理的范围内。
基于 ANSYS软件建立钢弹簧浮置板轨道三维有限元分析模型,研究扣件和隔振器失效对地铁轨道交通列车—钢弹簧浮置板系统的动力响应影响。研究表明:当列车行驶在扣件和隔振器失效的钢弹簧浮置板轨道上,钢轨垂向位移、加速度和临近扣件支点反力变化显著,且随着失效扣件和隔振器数目增加变化越明显;失效扣件和隔振器的中心在浮置板端部比其在浮置板中部的影响大。
大坝升船机是利用机械装置升降船舶使之快速过坝的重要通航建筑物。承船厢是引导船舶过坝的载体,是大坝升船机的核心设备。由于承船厢的体形与质量巨大,在地震作用下将与升船机塔柱之间发生复杂的耦合振动。以三峡大坝升船机为工程背景,利用动力等效原理,将传统的升船机三维板壳有限元模型简化为三维杆系有限元模型;通过静力缩聚建立适用于升船机结构耦合振动分析的数值模型,验证对升船机塔柱和承船厢耦合振动进行控制的必要性;讨论弹簧、黏滞液体阻尼器和磁流变液阻尼器三种连接装置对地震作用下结构耦合振动的控制效果。计算结果显示,与被动控制装置相比,采用合适半主动控制策略的磁流变液阻尼器具有更好的减振效果,在实际工程中有着广阔的应用前景。
提出中小型航空发动机转子系统故障诊断的一种方法。该方法在转子系统弹性支承器的弹条上粘贴应变计,获取弹支工作过程中的动态应力信号,结合 EMD与 PAC的各自优点,首先对弹支动应力进行 EMD分解,并运用 PCA获取各 IMF主元分量,然后通过相关系数建立噪声评判标准来剔除干扰的主元成分,最后对剩下的主元成分进行重构并获得降噪信号。实际应用表明,该方法能有效地诊断转子系统故障。
以一款经过改造后的 1.5VCT发动机为试验研究平台,研究燃用甲醇汽油灵活燃料对排气噪声特性的影响。外特性试验结果表明甲醇汽油在中、高转速时使排气噪声增大,其中 6000r/min时最大增加 4.0dB(A);负荷特性(4500r/min)试验表明负荷达到 M0最大负荷的 32%以上时排气噪声也会增大。
针对某前置后驱型微型车传动系扭振引致的车内低频轰鸣声问题,建立扭振当量计算模型,对传动系的扭振特性进行分析。基于该模型研究微型车传动系抗扭振设计中,传统扭振减振器(TVD)转动惯量与扭转刚度对传动系扭振响应的影响规律。并基于对传统 TVD的功能、结构分析,找到使用金属惯量盘替代 TVD的可行性依据,并实施惯量盘设计、试制,开展针对性的整车试验。试验结果表明,安装适当的金属惯量盘可以有效减小微型车传动系扭振响应,在重点关注的 1500r/min附近降低车内噪声约 9dB(A),有效提升整车 NVH性能。
根据某微型车传动系布置情况,设计并试制、安装结构简单、加工方便、成本低廉、耐久性强的抗扭振惯量盘。通过安装惯量盘前后整车噪声对比试验,验证其对治理扭振引致车内轰鸣声学的有效性。进而,为优化其结构设计以减轻重量并改善内部应力状态,建立传动系扭振当量仿真模型以获取惯量盘装车状态下的受力情况,旨在为有限元结构分析提供受力边界条件。并通过与相关试验结果的对比分析,确认这一当量模型的适用性。以此为基础,采用实验设计以及响应面分析方法,找寻到质量更轻、应力更小的惯量盘尺寸设计方案。经仿真验证,其抗扭效果仍保持良好。
通过对中国某城市地铁 1号线司机室内噪声测试分析,得到地铁经过普通道床、含橡胶浮置板道床、含钢弹簧浮置板道床和高架承轨台道床时,车内的噪声时域和频域的声压级特性。结果表明,地铁通过四种不同类型道床时,车内噪声声压级出现了绕 75dB~80dB上下波动的特性,产生的车内噪声主要集中在 125Hz~800Hz的中低频段内。经过普通道床所产生的噪声声压级为四种道床中最低,经过钢弹簧浮置板道床同橡胶浮置板道床所产生的噪声声压级大小相当,波动幅值交替变化,经过高架承轨台道床产生的噪声呈大锯齿式的波动特征。
水中兵器战斗部在水面舰船和潜艇附近爆炸对船体的总纵强度毁伤是目前国际上研究的前沿和热点。基于 Taylor平板理论,计及自由液面截断效应,对船底表面处的耦合压力进行修正,推导并建立船体梁爆炸冲击弯矩的理论与计算方法,提出一套用于水下爆炸作用下船体梁总纵强度估算方法。通过实验数据验证理论方法的正确性。结合理论方法开发相应的总纵强度预报软件,为舰船在冲击波载荷作用下的总纵强度工程化预报提供参考。
针对芯层为塑性泡沫的抗冲覆盖层在静水压力及水下非接触爆炸载荷共同作用时的响应问题进行理论分析。采用塑性冲击波理论、流固耦合理论及空化理论,建立塑性泡沫覆盖层深水爆炸响应理论模型,形成针对特定输入载荷的覆盖层定量计算方法。研究结果揭示了塑性泡沫夹芯结构的冲击防护机理、防护效果以及静水压力的影响。
研究基于传统四缸、横置前驱架构上更换的三缸发动机车辆在怠速工况下车内振动性能。阐述分析未加装平衡轴三缸发动机的激励及整车传递路径特性,并从整车 NVH性能集成角度研究降低怠速工况下车内振动措施。研究结果表明:怠速工况下,三缸机一阶不平衡往复惯性力矩引起的怠速振动可以通过发动机的不同激励策略结合整车灵敏度特性及悬置的阻尼特性来消除;而降低 1.5阶主燃烧激励引起的怠速振动,除降低发动机负载需求和通过降低悬置 X向动刚度获得更低的 Pitch模态频率及更高隔振性能外,还可以通过优化响应点处的模态频率来实现。
运用传递矩阵法分析民用飞机绝热隔声层不同分布方式对机身整体壁板隔声性能的影响。计算和比较在机身蒙皮和内饰板材料物理参数不变、两板之间距离不变条件下,绝热隔声层不同分布状态下的壁板的隔声性能。以该研究为基础,设计人员可以针对不同隔声要求和机身结构采用不同的绝热隔声层的设计方案。
随着城市地铁线网的逐渐加密,地铁线路布局越发复杂多样,多条地铁线路近距离并行或交叠运行情况越来越多,由此产生的地铁环境振动影响也更为恶劣和复杂。建立多孔隧道不同列车运行状态下环境振动影响三维动力有限元模型,计算结果同相关标准规范中的经验公式预测结果进行对比,两者吻合较好,在此基础上系统分析隧道孔数、隧道空间位置关系及列车不同交汇情况对地表振动传播规律的影响。仿真结果表明:上部隧道孔洞对下部隧道地铁列车运行引起的地表振动传播规律影响较大,且对隧道孔洞近场地表振动具有一定的遮挡作用;上下隧道水平间距相比垂向间距影响更为显著;不同列车运行状态组合方式对地表振动影响差异较大。研究结论可为地铁环境振动影响评价、地铁线路设计等提供参考依据。
为有效缓解飞机噪声的影响,选择出噪声值更小的机型,针对国内某机场噪声监测数据特点,选用兼具相近性与相似性的灰色 B型关联分析法对该机场一个月内同一航班六种机型噪声监测数据进行分析。根据研究问题需要,设计无量纲化处理方法,优化噪声监测数据权重,改进灰色 B型关联度方法,计算各机型噪声数据与最优数据的关联度,优选出满足条件的低噪声机型。结果表明,改进后灰色 B型关联度方法适用于低噪声飞机选型问题,分析结果符合实际,其中 B733机型最能满足该机场低噪声的条件。
以遂渝铁路古家垭口隧道为研究对象,旨在研究时速 200km/h以下的隧道噪声特性。通过现场实测与结果分析,得到遂渝铁路 CRH1A型和 CRH1B型等两种不同类型的动车组列车通过古家垭口隧道洞口时的时域、频谱等噪声特性,并且发现列车进、出隧道导致的微气压波历时都约为 50s,波动周期约为 1.7s,频率主要在 0.05Hz~4Hz,各测点最大声压级频率都在 1.25Hz。以列车通过时间段的等效声压级为评价量,总结其噪声衰减规律,对于今后开展环境影响评价工作具有一定的参考价值。
实现自适应有源噪声控制算法时,次级通路辨识是其关键环节。由于环境干扰等因素的存在,实际的次级通路特性不是恒定的,而是在一定范围内随机变化。次级通路传递函数建模结果与实际通路之间会存在随机偏移误差,将影响自适应有源控制算法的收敛性能,严重的可能导致系统不稳定,因此研究此种情况下的系统收敛性能十分必要。以单频噪声为例,通过建立滤波 -x最小均方算法(FxLMS)的等效传递函数,用线性时不变(LTI)系统的稳定性判据求解算法稳定条件,求得次级通路误差存在时收敛系数的取值范围,然后通过系统极点来分析此时算法收敛特性,并研究收敛系数取值对次级通路误差的承受能力。最后,通过实验证明了分析的有效性。
针对我国缺少游艇声舒适性规范问题,分析研究国内外船级社相关规范的发展与现状。对比分析各国现行的游艇噪声规范,对港内工况、试航工况、隔声指数三个重要问题进行总结,得出各规范间的异同点及优缺点,提出一种适合我国游艇行业发展现状的噪声规范的建议方案,为我国的游艇噪声控制研究及规范的制定提供参考。
列车速度的提高和轴重的增加,使得轮轨之间的相互作用更加激烈,铁路运输的安全形势更加严峻。实现轮轨力的连续测试对于评价车辆运行的安全性和稳定性具有重要的意义。建立钢轨的有限元模型,通过在钢轨顶面施加移动荷载,了解轨腰中和轴 YZ方向应变的变化规律,找出适合粘贴应变片的位置,确定轮轨垂向力连续测量的方案。在实验室加载得出的结果与仿真的结果相比具有相同的变化规律,验证了连续测量方案的可行性。
在机械设备的振动监测中,通过对加速度信号的积分来获得速度和位移是振动分析的常用方法,如何提高积分的精度则是其关键之所在。首先分析梯形积分法和 Simpson积分法在低采样频率下的位移结果的误差规律,提出可用于加速度积分的 Lagrange多项式拟合积分法。该方法采用移动窗法截取三个信号值建立 Lagrange二次拟合多项式,并对该多项式进行积分,推导出可以方便编程的计算公式。其次,从 Lagrange多项式插值角度得出相邻两个采样时间中点处的计算值,代入 Simpson公式后化简所得公式与文中所提方法计算公式一致。最后,对二自由度弹簧质量模型仿真信号和三层刚架模型实测振动加速度信号进行积分计算。对比结果表明,在低采样频率情况下,该算法精度高于梯形法,并能保持原有采样频率,实时性较强。
为改进普通转子试验台功能单一的不足,设计一套转子扭振与故障模拟多功能试验台。基于有限元分析 软件 ANSYS,对转子系统进行模态分析,经过反复计算与修改,完成转子的结构尺寸设计。针对转子圆盘、碰摩试验 支座等组件设计特定外形,并开发专用的数据采集与分析应用软件。该平台可用于转子动力学分析与转子多故障的 模拟和振动测试分析。
以阶梯梁为例,通过一组阵列式压电薄膜(Polyvinylidenefluoride,PVDF)测量阶梯梁的体积位移。在梁表面均匀布置一组相同形状的矩形 PVDF阵列,通过测量 PVDF与激励力之间的频率响应函数,然后利用伪逆方法结合截断奇异值法(Thetruncatedsingularvaluedecomposition,TSVD)设计这组 PVDF阵列的加权系数,从而得到阶梯梁体积位移。实验结果表明,该方法能够准确测量到阶梯梁的体积位移,具有不需计算结构模态、附加质量小、与激励力位置无关等优点。