基于Wigner-Ville时频幅值曲率的结构位置损伤识别

为探索既有明确物理意义又有良好实用性的结构损伤识别方法,利用Wigner-Ville时频分布（WVD）对结构自由振动响应进行解析,建立了WVD时频幅值与结构模态参数的函数关系,提出利用测点WVD时频幅值曲率来识别损伤。该方法物理意义明确,初始激励易于实施,且不需要模态参数识别,提高了损伤识别精度。算例分析结果表明,所提出的方法能较好地识别出结构单个或多个损伤位置,且数据易于获得,处理简便。     

基于声辐射模态的双面Patch近场声全息技术

针对近场声全息技术在应用过程中遇到的外界干扰和测量孔径效应的双重问题,提出了基于源强密度声辐射模态理论的双面Patch近场声全息技术。经过理论分析和公式推导,建立了由声辐射模态叠加表达的声场声压数学模型。首先,采用双面声场分离技术清除测量面背向干扰源的影响;然后,对分离数据进行内插与外推,等效增加声源在全息面处的声压数据,减小了测量间隔;最后,获得了声源在非自由声场环境下具有高空间分辨率的全息图像。与传统的分离方法和Patch技术相比,所提方法综合考虑了相关参数的优化选择与控制,便于应用与推广。为了验证该方法,在理论工作的基础上,以刚性脉动球为对象进行了仿真研究,以音箱为对象进行了试验测试,相关结果证明了该方法的有效性与正确性。     

齿轮箱辐射声场实验研究

从齿轮箱内部动态激励、箱体动态响应及辐射声场预测等方面,研究了试验齿轮箱的辐射声场;分析了声场预测过程中产生的各种误差影响因素;通过扫描法声强试验对辐射声场全息面进行了测量,结果表明:在齿轮副理论啮合频率处,箱体辐射声场的预测值与测量值表现出更好的符合特性,验证了该齿轮试验机辐射声场预测方法的准确性。     

机械设备非平稳噪声成像研究

针对实际机械设备噪声的非平稳特征带来的成像问题,采用总体经验模态分解(EEMD)方法对噪声信号进行分离,从而获取噪声的非平稳特点;利用高密度传感器阵列,采用近场声全息(NAH)与波束形成(Beamforming)相结合的方法实现瞬态成像。结果表明:使用该方法能够获得非平稳声场空间分布的动态特征,实现对实际机械设备噪声的有效监测。     

一种循环平稳声场的声源识别定位方法

传统的近场声全息技术在全息面声场预处理时,采用功率谱分析将声场简化为稳定的平稳声场,而旋转或往复机械的辐射声场为循环平稳声场,采用这种简化方法得到的分析结果并不能准确反映声场的特性。鉴此,对此类声场采用循环平稳信号处理方式进行了预处理,并选择循环谱密度作为重要参数进行全息重建,然后通过循环谱密度组合切片的分析方法提取信号特征频率。仿真及实验结果表明:提出的方法可准确分析循环平稳信号的周期特性,并对循环平稳声源进行准确的识别定位。     

基于空间时频分布的欠定DOA估计

波达方向（DOA）估计是阵列信号处理领域的热点问题,但经典的DOA估计方法通常要求阵元数大于源信号个数,即满足超定条件。而在实际中往往面临的是源信号个数大于阵元数目的欠定条件。提出了一种基于空间时频分布的MUSIC扩展算法,该算法通过将空间时频分布矩阵进行拓展,实现了欠定条件下的DOA估计。相比时频MUSIC算法,该算法能同时适应超定和欠定条件;相比已有的欠定DOA估计方法,该算法在保证DOA估计精度的情况下,放宽对源信号稀疏性的要求,同时降低对快拍数的要求。仿真实验结果表明了本文算法的有效性。     

基于模态分析方法的管道导波频散曲线计算

推导了管道中导波传播的有限元方程,使用 ANSYS 有限元软件建立了管道模型;对导波进行模态分析,得到了管道模型的一系列特征频率与振型,通过对管道振型的模态识别,提取了管道中各模态导波的模态特征,计算得到了管道中导波的频散曲线,该曲线与解析法所得到的频散曲线相吻合。该方法可以应用于周期性重复组合的任何结构（如横截面固定的杆、板、管）中导波的频散曲线计算。     

一种钢管焊接结构焊接节点损伤识别的新方法

采用端部半刚性连接梁单元模型进行模拟焊接节点的损伤,并基于应变模态理论,提出了一种焊接节点损伤识别两步法。第一步,先整体测量结构的位移模态并推导出应变模态,然后采用改进后的目标函数,通过信赖域优化算法对损伤节点位置进行准确判定;第二步,采用提出的杆端应变模态变化比指标,实现焊接节点损伤程度的精确识别。经工程实例的数值仿真及试验分析,验证了该方法的有效性及优越性,为解决这类大型焊接结构焊接节点的损伤识别问题提供了新思路。     

基于Polymax算法的大型塔架模态参数识别

以环境随机激励作用下的大型塔架结构为研究背景,提出了基于Polymax算法的大型复杂系统模态参数识别方法。首先针对大型塔架设计环境激励响应信号测试系统,然后对获取的激励响应信号进行分析和截取,选出各组试验中理想的响应信号段,最后基于Polymax算法对截取信号段进行参数识别,并将获取的结果进行模态验证。结果表明：该方法对于大型塔架模态参数的识别具有较高的精度。     

基于子结构及模态柔度曲率差的某框架结构损伤识别

基于子结构思想,通过对框架结构中子结构的边界施加虚拟的数值支座,限制子结构边界的位移,把子结构从整体结构中隔离出来.运用提出的模态柔度曲率差方法对予结构进行了损伤识别.结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不论对单一位置损伤,还是多种共存的损伤,均具有损伤定位的能力,并能定性反映损伤程度.与已有的柔度差、柔...     

基于空间时频分布的欠定混合信号源个数估计

针对欠定混合信号的源个数估计问题,提出了一种基于空间时频分布与奇异值分解的估计算法,把所有自源时频点对应的空间时频分布矩阵组成三阶张量,把欠定混合问题转化为超定问题,通过对三阶张量对应的矩阵进行奇异值分解估计出源信号的数目,该方法不需要假设源信号是稀疏的或独立的,理论分析和仿真结果验证了算法的有效性.     

基于近场声全息的空压机噪声源识别

近场声金息(NAH)是一种有效的噪声源分析工具,当噪声源声场由一些不相干或部分相干的声源叠加而成时.就必须利用声场分解技术将总的辐射声场分解成各个互不相干的子声场,然后再对每一个子声场进行NAH分析.利用NAH争基于偏相干的声场分解技术对CZ-20-C型空压机进行了噪声源识别定位和分解研究.试验结果表明:该方法可以较好...     

弯管结构模态柔度曲率差法损伤识别

对弯管结构进行损伤识别,采用模态柔度比结构的频率或位移模态更灵敏,且模态柔度仅需结构的低阶频率和振型就可准确地计算。采用有限元方法,以一弯管为仿真算例,以结构模型的单元刚度的下降来模拟损伤。结果表明:弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x、y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行频率损伤识别,垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。     

冲击动力学分析中密集模态问题的研究

理论解释了密集模态对响应的放大效应,提出了一种处理密集模态的方法:考虑阻尼效应,假定冲击设计输入加速度发生在冲击开始后的1/4周期,得到密集模态响应的实际时间历程,将密集模态实际时间历程响应叠加后以一阶模态响应形式与非密集模态响应进行NRL合成,最终得到总响应.用一个工程实例验证了提出的理论和方法,结果表明:密集模态对...     

采用B18R065取向硅钢片的配电变压器振动与噪声数值计算

振动与噪声是新型配电变压器设计与研制过程中必须关注的关键问题。为此,首先分别测量了B18R065牌号硅钢片的磁滞回线与磁致伸缩曲线,采用有限元方法分析了空载条件下配电变压器铁心磁场分布与变化规律,据此计算了不同时刻铁心磁致伸缩应变;然后,基于热应力模拟方法,将磁致伸缩应变等效为温度载荷输入三维瞬态机械分析模型,计算出配电变压器铁心、油箱的振动位移分布及其随时间的变化规律;再次,将位移计算结果作为激励源,建立了配电变压器三维声场谐分析数值模型,对配电变压器周围声场进行仿真分析;最后,设计并研制了采用B18R065新型牌号硅钢片的10 kV三相油浸式配电变压器原型,并在半消声室内进行了噪声测试试验,验证了配电变压器声场数值计算结果的有效性。结果表明：配电变压器原型空载噪声不超过42.0 dB(A)。     

基于时频信号项的输电塔损伤识别柔度矩阵法

将悬臂结构损伤识别柔度矩阵法和振动时域响应信号时频分析方法相结合,利用柔度矩阵与结构参数间的线性关系,引入突卸荷载激励下振动响应的WVD时频分布信号项幅值向量,通过求解损伤系数方程来识别集中质量型输电塔结构的损伤位置和程度。算例分析表明,所提出的方法通过一次测量就能准确地识别出结构单个或多个损伤的程度,并具有良好的抗噪性。     

一种基于声矢量阵混响空间特性的窄带目标探测算法

针对声矢量水听器阵主动探测问题，从声矢量混响空间特性方面开展研究。首先，从理论上分析各向同性混响条件下声压阵、振速阵的空间相关系数，指出远距离、长处理帧条件下声压、振速阵列半波长以上阵元间距的各向同性混响近似不相关；然后，以此为基础，给出声矢量圆阵信号接收模型，并针对各向异性、各向同性混响共存情况，给出了一种声矢量解析振速平滑阵列处理方法。该方法充分利用解析振速结构特点，对声压、解析振速阵列数据协方差矩阵进行累加平均，有效减小了不同阵元各向异性混响成分相干性。实测数据结果表明：声矢量解析振速平滑方法的常规波束形成处理与最小方差无畸变波束形成处理的声场级都小于声压阵处理结果，具有更高的目标分辨能力。     

圆柱壳的力辐射模态分析与噪声控制

为了能定量优化设备激振力布置,基于结构有限元耦合流体边界元法给出了力辐射模态的计算方法,分析了圆柱壳结构的力辐射模态特性。根据分析结果提出了对圆柱壳辐射噪声进行控制所需的激振力控制原则,并采用数值预报的方法证实了该原则的有效性。     

空时频域中欠定混合条件下的波达方向估计

波达方向估计是阵列信号处理领域的热点问题,但经典的波达方向估计方法通常要求阵元数大于源信号个数,即满足超定条件,而在实际中往往面临的是源信号个数大于阵元数的欠定条件。基于此,提出了一种基于空间时频分布的多重信号分类扩展算法,通过将空间时频分布矩阵进行扩展,实现了欠定条件下的波达方向估计。相比时频多重信号分类算法,所提算法能同时适应超定和欠定条件;相比已有的欠定波达方向估计方法,其不但保证了波达方向估计的精度,而且放宽了对源信号稀疏性的要求,同时还降低了对快拍数的要求。仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于VMD与数学形态学分形维数的战场声目标识别

为快速识别直升机与坦克的声信号,提出了一种变分模态分解(VMD)与分形维数相结合的声学目标识别方法。对目标声信号进行VMD分解,根据目标声信号的频域能量分布确定分解的模态(IMF)数目;通过数学形态学方法计算各个IMF的容量维数与信息维数,并以此为特征向量;利用BP神经网络分类器对直升机与坦克声目标进行识别,通过与传统EMD融合计盒维数的方法进行对比,验证了所提方法具有更高的识别率和运算速度。