分布动载荷识别及在抖振载荷预计中的应用

来源 :西北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzh19860525anan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为了确保所设计工程结构的可靠性和安全性,掌握其所处的动载荷环境是一项非常重要且必须的工作。在工程实际中,作用在结构上的动载荷是难以直接测量,甚至是无法测量的。为此,人们发展出动载荷识别方法。动载荷识别方法的提出和发展不仅具有重要的学术意义而且具有工程实用价值。本文致力于研究分布动载荷识别方法及其在抖振载荷预计中的应用,主要解决如下四方面的问题:(1)多点平稳随机动载荷识别及识别误差的分析与控制;(2)基于盲源辨识的随机动载荷识别方法;(3)线弹性结构上分布随机动载荷识别方法;(4)适用于抖振载荷预计的频域方法。本文的主要研究内容及其创新点如下:(1)介绍动载荷识别的基本原理,包括动载荷识别模型的建立、结构振动响应的获取以及正则化处理。对每一部分工作中所存在的困难都进行了总结,并给出了解决此类问题的具体方法。另外,介绍了在随机动载荷识别过程中会用到的相关基础知识,并说明随机信号功率谱密度PSD(Power Spectral Density,PSD)的计算以及matlab软件中正则化工具箱的合理调用。(2)建立了同时考虑频响函数误差和响应误差的随机动载荷识别模型,推导出随机动载荷识别的相对误差边界公式,分析了载荷识别误差的传播和放大效应。为了提高随机动载荷的识别精度,提出了两种基于误差分析的随机动载荷识别方法,即基于加权矩阵的Tikhonov正则化方法和总体最小二乘方法。从理论上建立了加权矩阵的选取原则,并给出了一种计算比较方便的加权矩阵形式。实验结果证实所提的两种方法要比未加权的随机动载荷识别方法要准确。(3)针对很难用常规方法获取频响函数矩阵的情况,提出了一种仅采用结构动响应来识别随机动载荷的方法。首先利用二阶盲源辨识算法和工作状态下获取的动响应数据,来识别结构的模态参数(固有频率、模态阻尼比,模态振型),然后在模态空间下进行模态载荷的识别,最后再将其转换到物理空间进行随机动载荷识别。识别结果表明,文中所提的方法能够很好地识别出模型上的随机动载荷。(4)发展了线弹性结构上分布随机动载荷的识别方法。首先把分布随机动载荷分解成一组正交函数和时间函数的线性组合,然后在模态空间下通过求解未知的时间函数来确定模态载荷,最后再将其转换到物理空间来识别作用在结构上的分布随机动载荷。为了解决在识别过程中存在的不适定问题,首次采用特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)和Tikhonov正则化方法,并用GC V(Generalized Cross Validation,GCV)方法选取了最佳正则化因子。数值算例的识别结果证实,该方法能够很好识别出结构上的分布随机动载荷。(5)为了确定垂尾结构上的抖振载荷,提出一种新的识别抖振载荷的频域方法。首先将抖振载荷分解成一组正交函数和时间函数的线性组合,然后再模态空间下通过求解时间函数来确定模态载荷,进而识别物理空间下的抖振载荷。为了提高抖振载荷识别精度,利用Tikhonov正则化方法处理了不适定问题,并用GCV方法选取最佳正则化因子。为了验证所提方法的可行性和有效性,文中先用CFD(Computational Fluid Dynamic,CFD)仿真软件计算翼面上25个区域形心处的动载荷来模拟抖振载荷,然后以压力形式施加在垂尾结构上,并以此计算出所选测点处的抖振加速度响应。最后,利用这些计算好的结构动响应来识别抖振载荷,识别结果表明:文中所提的抖振载荷频域识别方法具有非常好的识别效果。
其他文献
SiC纤维增强Ti基复合材料(SiCf/Ti)具有高比强度、比刚度、比模量以及良好的高温性能和疲劳性能等优点,用于制作叶片、机匣和整体盘等航空零部件,可大大减轻航空发动机的重量,提高飞行器的工作效率。众所周知,纤维/基体界面力学性能,如界面结合强度、残余应力场、微裂纹萌生和扩展、界面的载荷传递作用等,对金属基复合材料的失效机制和宏观力学性能起到关键性的作用。研究金属基复合材料界面微观力学性能及其影
分析当前工科教育实践教学的现状,提出一种以培养学生实践能力为目标的新型实践教学体系,介绍从基础训练、技能训练到工程训练、创新训练的四维一体立体式实验平台和以校企合作与实训实践教育服务为支撑的立体式实验体系的构建途径与方法,最后说明创新实践能力提升的成效。
固体推进剂中的铝颗粒在推进剂燃烧表面累积、融化、团聚,从而形成更大的粒子,最终离开燃烧表面。铝在推进剂燃面处团聚形成的团聚物是发动机工作过程中铝燃烧的初始反应物。燃面处团聚物的粒度分布会影响燃烧室中铝的燃烧过程,并对最终燃烧产物的凝相颗粒尺寸有很大影响。大尺寸的初始团聚物还会在流动燃烧过程中带来两相流损失。而燃面处团聚物的粒度分布又与固体推进剂的配方有关。因此,研究推进剂燃面处铝的团聚过程,揭示燃
碰撞振动系统是一类在工程实践中广泛存在的非光滑系统,对其的理论分析、数值计算和应用研究是当前国际上动力学领域中受到广泛关注的课题。考虑到碰撞振动系统在振动过程中不可避免地受到随机激励的影响,因此,研究随机激励下碰撞振动系统的动力学行为具有重要的理论和现实意义。本文分别以特殊的连续随机激励和跳跃随机激励——高斯白噪声和泊松白噪声作用下的刚性碰撞振动系统为研究对象,发展了相应的随机响应的理论研究方法,
非线性颤振主动抑制是气动弹性领域的研究热点,通过控制操纵面的偏转来进行机翼颤振主动抑制是一种具有实际工程应用前景的方法,其中颤振主动抑制控制方法的研究一直受到国内外气动弹性研究者的高度重视,当控制系统中存在饱和、不确定性和约束等问题时,研究具有低阶的、鲁棒的且稳定性好的非线性颤振主动抑制控制方法具有重要的理论与实际意义。本文基于现代控制理论、智能控制理论及非线性动力学原理,以亚音速内带有控制面的非
搅拌摩擦焊接(FSW)作为一种新型固相焊接技术,在关键复杂高性能高强铝合金构件制造中具有显著优势。然而,目前研究对接头梯度组织诱导的非均匀变形特征及其对接头力学性能的影响缺乏深入认识,同时很少关注接头多因素复杂载荷下的力学响应行为。这些将极大地限制FSW在国内航空航天、高速列车等领域的广泛应用,也将严重制约FSW接头设计标准与性能评定标准的建立和完善。因此,本研究以3.175mm厚AA2024-T
曲齿锥齿轮是汽车驱动桥的关键零部件,目前两种齿制并存:一种是格里森制的弧齿锥齿轮(包括准双曲面齿轮),另一种是奥利康制的延伸外摆线锥齿轮(简称摆线锥齿轮)。曲齿锥齿轮制造水平的提高与制齿装备的技术进步密切相关。目前我国的曲齿锥齿轮高端制造装备依赖进口,购置价格高,刀具消耗大,导致齿轮制造成本居高不下,难于满足其大批量、低成本的市场需求。本文通过深入研究高端数控铣齿机加工曲齿锥齿轮的切齿原理,发现其
近几年来在算术数列的研究中有着重大的进展,例如B.Green与T.Tao证明了素数中存在任意长度的算术数列.在这些结果中Gowers范数起到了重要的作用,因此对其进行进一步的研究是有意义的.此外,伪随机二进制数列在密码学中流密码的构造方面也起着重要的作用,我们需要不停的构造新的数列以应付各方面的需求.本文研究了Gowers范数、伪随机二进制数列与D.H.Lehmer问题,以及这几个领域之间的关系,
无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)定位是指在给定或获取足够多的邻节点之间信息基础上进行节点位置坐标估计的过程。由于节点位置信息是绝大多数应用所必需的,同时也是不少网络协议和算法设计的支撑信息。因此该领域多年来一直是WSN的研究热点。目前虽然已有不少定位算法提出,但是该领域的研究仍存在不少薄弱环节。一方面,WSN定位算法复杂度过大、具体实现起来比较困难;另一方面
1970年,Stein在“第十六届国际数学家大会”上提出利用群分析研究H?rmander型偏微分算子的思想,从此Carnot群上各种偏微分算子逐渐成为新的研究热点。本文主要研究Carnot群上Schr?dinger型算子和抛物Schr?dinger型算子的Orlicz估计,以及具不连续系数Schr?dinger型算子的Lp估计。本文由以下三部分组成。第一部分(第二章和第三章)研究Carnot群上如