采用Timoshenko梁修正理论研究了功能梯度材料梁的动力响应问题,利用静力方程确定了功能梯度材料梁的中性轴位置,在此基础上应用Timoshenko梁修正理论建立了功能梯度材料梁的振动方程,求得其自振频率表达式及其在简谐荷载作用下强迫振动的解析解。分析了中性面位置、梯度指数等因素对功能梯度材料梁的动力响应的影响,并用有限元法验证Timoshenko梁修正理论。通过实例计算,得到了中性轴位置对功能梯度材料梁动力响应有较大影响。

基于von Karman非线性应变、Reddy三阶剪切锯齿理论和准稳态一阶活塞理论建立了强噪声载荷作用下含摩擦边界复合材料壁板的气动弹性非线性动力学有限元数值计算模型,采用高斯限带白噪声和宏观黏滑摩擦模型分别来描述噪声载荷和层合壁板边界的非光滑摩擦力特性,应用时域直接积分Newmark-β方法结合Newton-Raphson迭代法求解了声载荷和气动载荷联合作用下壁板的非线性振动响应,研究了声载荷和摩擦边界对壁板颤振特性的影响。结果表明,摩擦边界上的滑移运动可耗散层合壁板的振动能量,对壁板的振动响应产生抑制作用;在强噪声和气动载荷作用下,壁板的振动会呈现出由气动载荷主导下的极限环振动和强噪声载荷主导下近似服从正态分布的随机振动。

涡激振动(VIV)是大跨度桥梁在低风速时易发生的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象,桥面栏杆因其会改变主梁的气动外形而对涡激振动有显著的影响。为了揭示倾斜栏杆对流线型箱梁涡激振动特性的影响及作用机理,采用节段模型风洞测压和测振试验方法,研究不同倾斜角度栏杆对流线型箱梁涡振特性和表面风压的影响,分析了主梁涡振响应、平均和脉动风压分布、局部气动力与涡激力的相关性和贡献系数以及相位差。结果表明当人行道栏杆内倾时,倾斜角度越大,抑振效果越显著。当人行道栏杆外倾时,外倾10°的主梁抑振效果优于外倾20°的主梁;相比常规的垂直栏杆,栏杆向内倾斜20°和向外倾斜10°有显著抑振效果的原因主要有主梁上、下表面的脉动风压系数大幅度较低,最多降低了61.54%;在主梁上表面大部分区域,局部气动力与涡激力的相关性...

基于结构可控性指标、粒子群-差分进化多目标混合群（MOHO）算法及分散控制系统结构随机响应求解提出了-种分散控制系统多目标优化设计方法,对结构分散控制系统的作动器位置、数量、控制器参数和子系统划分进行优化.利用结构可控性指标对作动器最优布置楼层进行确定; 利用多目标混合群优化算法对分散控制系统内各子系统作动器数量和控制器反馈增益进行优化;以随机地震激励下反映结构振动控制效果和控制策略优劣的双指标作为各子控制系统的优化目标函数.针对-12层框架结构,采用提出的分散控制系统多目标优化方法对多种分散控制方案进行有优化设计,并在实际地震动激励下,对优化结果进行时程验证分析,表明该优化方法是稳定、有效可行的,优化得到的分散控制系统较集中控制系统而言有更理想的控制效果.

针对机电液系统运行过程中对性能可靠性分析及其评价方法的迫切需求,分析了机电液系统多能域参量在负载工况和动力源联合作用下的耦合机理,在建立机、电、液各子系统内部耦合效应作用链的基础上,提出机电液系统动能刚度分析方法,揭示了多源变参量作用下系统动能刚度的变化规律。以典型机电液系统——变转速泵控马达系统为研究对象,建立了其数学模型,分析了系统多能域参量对其运行状态的影响机制,阐明了动能刚度的物理意义以及对机电液系统运行性能评价的重要意义;通过机电液系统多源信号的变化率特征计算运行过程中的动能刚度角,并以此衡量动能刚度大小。在此基础上,研究动能刚度的变化规律。理论分析与实验验证均表明：动能刚度是机电液系统内部多参量的耦合效应,随多能量域参量变化;根据激励源不同,动能刚度分为正向刚度与...

提出了一种基于变分模态分解（VMD）和支持向量数据描述（SVDD）相结合的滚动轴承性能退化程度定量评估方法.针对采样时间长、采集到的信号数据点多时,信号中某些部分可能受到异常信号干扰的问题,首先提出了一种基于VMD和SVDD结合的特征提取新方法,将长信号分为多帧短信号,分别使用VMD方法分解短信号并提取各分量的奇异值组成特征向量,得到一组特征向量集,然后使用SVDD方法找到并剔除其中的异常样本点,求出剩余特征向量的平均值便可作为原信号的特征.特征提取完毕后,使用SVDD方法进行性能退化评估,以待检样本到训练得到的超球体模型球心的距离描述性能退化程度,并使用隶属函数将距离指标转化为与正常状态的隶属度作为性能退化指标,实现设备的性能退化程度的定量评估.使用轴承全寿命数据,并与以传统时域无量纲指标作为特征的分析结果进...

针对滚动轴承早期故障信息微弱,频率切片小波变换(FSWT)在强背景噪声中提取故障特征的不足,提出变分模态分解(VMD)奇异值分解(SVD)联合降噪与FSWT相结合的故障特征提取方法,首先利用VMD故障信号自适应分解为若干本征模态分量(IMF),通过峭度准则选择包含故障信息最丰富的IMF进行信号重构,其次利用SVD对重构信号进行再次降噪,提高信噪比。最后对降噪信号进行FSWT,凸显故障信号的时频分布信息提取故障特征。仿真信号和实际数据分析结果表明,该方法有效消除了噪声的影响,能够清晰提取故障信号的特征频率,实现滚动轴承故障的精准识别。

根据变分模态分解（VMD）在信号处理上的良好特性与隐马尔可夫模型（HMM）在时间序列上的分类能力,提出了一种基于VMD分解与HMM模型相结合的滚动轴承磨损状态识别方法。该方法利用VMD对轴承各个磨损时期信号进行分解,进而计算VMD分解后各IMF的能量熵,依次提取轴承振动信号的各层IMF能量熵构成特征向量序列,每种状态随机选取20组（共80组）输入HMM模型训练,剩余的特征向量序列进行测试,通过对比对数似然概率值来判别磨损状态。实验结果表明该方法能够准确分辨出轴承的磨损状态,与EMD-HMM、谐波小波样本熵HMM模型进行了对比,验证了该方法具有识别性高准确性强的优点。

旋转机械设备变工况特点导致振动特征不稳定,给故障诊断带来很大困难这一问题。提出一种基于奇异值分解插值(Singular Value Decomposition Interpolation,SVDI)的变工况故障诊断方法,构建离散工况下的振动信号样本,通过奇异值分解将样本特征矩阵分解为奇异向量、旋转矩阵和特征均值,分别对奇异向量、旋转矩阵和特征均值进行插值,再重构实测工况下的特征矩阵,最后通过特征约简、模式识别方法进行故障诊断。该方法可在没有完备样本库的条件下估计出一定范围内任意工况的振动特征,能解决旋转机械设备变工况条件下的故障诊断难题。多种转速下的齿轮箱故障诊断实例证明了该方法的有效性。

混凝土材料的SHPB动态弯拉试验在试验技术方面还存在一定问题。按照应力平衡的假设,必须要知道三种应力波的具体值才能计算出应力和应变率。然而应力波沿试件纵向传播所需的时间比沿横向传播所需的时间短,当试件断裂时,透射杆上并不能测得应力波。根据Delvare等的研究,可采用无限长梁模型,得到弯矩的计算公式,从而计算出试件的强度和应变率。此外,在冲击弯拉试验中,试件受到惯性力的作用会对试验精度产生一定影响,因此有必要对试件所受惯性力进行讨论。试件在受到冲击的过程中只在部分长度内发生变形,定义该部分长度为有效长度,通过无限长梁模型的关系式推导得到有效长度的计算公式,并根据相关原理计算出试件受到的惯性力,计算出其真实强度。