机械结构动力学模型修正技术的现状与发展

在回顾结构动力学模型修正基本问题及关键技术的同时,论述模型修正在工程领域的结构动力修改、混合建模、模型确认、载荷识别、结构状态监测及损伤评估等方面的典型应用状况。针对模型修正技术在工程应用方面遇到的困难,还探讨了当前结构模型修正的研究热点以及模型修正技术的发展趋势。     

泵转子流固弱耦合计算与分析

为了探索流固弱耦合计算在推进泵上应用的可行性和有效性,完成了某转子静强度、动强度和振动模态计算与分析。首先,完成泵稳态和瞬态流场CFD计算,提取水动力载荷数据;然后,采用流固弱耦合方法对结构完成稳态和瞬态计算,提取静应力和动应力以及最大变形,校核静强度和动强度;最后,完成流固耦合条件下转子模态分析,得到模态频率和特征振型。结果表明：转子叶片最大应力位于叶根处、最大位移位于叶梢截面近随边处;转子叶片应力满足材料的强度要求,变形量小于叶顶间隙值;湿模态振型与干模态基本一致,但振型幅值明显降低、模态频率降低。该流固弱耦合计算方法能够用于泵转子结构设计与振动谐响应分析,有助于提升设计质量。     

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。     

管道弯头对F(1,1)模态导波传播特性影响研究

为研究管道弯头对非轴对称弯曲波传播特性的影响,采用数值模拟方法研究了不同方向F(1,1)模态导波在弯头处的模态转换和散射特性。研究结果表明:不同方向的F(1,1)模态导波会产生不同的模态转换,其与弯头拱背-拱腹的夹角越大,模态转换程度越大,而夹角为0°时无模态转换产生;弯头会改变F(1,1)模态导波的方向并对散射F(1,1)模态导波幅值产生影响;不同于轴对称导波,影响弯曲波在弯头处反射和透射系数的因素除了弯曲半径和频率外,还有弯曲波激励角度。     

某火控计算机印制板动力学特性仿真试验分析

针对装备中火控计算机在振动冲击环境下印制电路板上的引脚及焊点处往往首先失效,但该处的应力大小又难以通过实验测得的特点,利用ANSYS有限元软件对火控计算机中轴角转换板进行动力学分析——模态分析得到了其各阶固有频率和振型;谐响应分析求得了同一频率下不同位置的谐响应峰值;瞬态动力学分析确定了电路板在已知激励下各位置应力随时间变化曲线。其结果为进一步分析和研究元器件引脚及焊点失效提供了依据。同时,通过仿真可以找到电路板的薄弱环节并采取相应措施提高其可靠性。最后通过模态实验验证了模型的正确性。     

基于EMD与Hilbert变换的舰艇空化调制信号检测方法

针对舰艇推进器空化噪声检测中调制特征弱、背景干扰强等问题,提出了一种基于时延相关降噪、经验模态分解(EMD)和希尔波特(Hilbert)变换相结合的解调算法。该算法通过引入时延相关算法有效抑制了背景噪声,并利用EMD技术的自适应频带划分功能完成调制特征频带定位,实现了低信噪比条件下调制信号的有效检测。仿真试验证明:该方法在信噪比为-12dB、-15dB、-18dB条件下的检测效果明显优于传统的Hilbert变换等5种方法,且背景噪声干扰成分得到了有效抑制,调制信号检测效果显著提升。最后,通过推进器空化信号检测台架试验验证表明:该方法能够有效捕捉舰艇空化噪声信号中与转速、叶片数密切相关的调制特征。     

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。     

EEMD联合AOK-TFR提取车辆微多普勒特征

利用连续波雷达探测运动车辆时,非线性、非平稳的多分量回波信号不易解析提取,基于此,提出了联合总体经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)和自适应最优核时频分布(Adaptive Optimal Kernel Time-Frequency Distribution,AOK-TFR)的方法提取运动车辆的微多普勒(micro-Doppler)特征。建立了车体振动和车轮转动对雷达回波信号产生的复合调制效应数学模型,并对多分量回波信号进行了EEMD,通过联合AOKTFR解析回波信号的固有模态分量,得到了较清晰的微多普勒时频像,较好地克服了地杂波带来的EMD模态混叠。仿真分析表明该方法提取到的微多普勒特征参数与仿真参数吻合,证明了该方法的有效性。     

空气深度预冷组合循环发动机吸气式模态建模及性能分析

针对空气深度预冷组合循环发动机——协同吸气式火箭发动机(Synergistic Air-Breathing Rocket Engine,SABRE),采用部件法对其进行建模,匹配计算得到吸气式模态下飞行走廊内其性能参数变化规律,并研究其高度速度特性。计算模型可信度较高,推力误差小于6%,能够较为准确地模拟SABRE吸气式模态的性能参数。结果表明:SABRE兼具火箭发动机大推力和航空发动机高比冲的特点,吸气式模态下比冲介于21 300~27 380 m/s,随着高度速度的增大,其推力比冲先增大后减小;SABRE利用预冷器将入口空气温度降低,可使其空域速域拓宽至25 km、5Ma,满足高超声速飞行的动力需求;发动机速度下限由压气机最大流量决定,速度上限则由氦气回路减压器工作限制条件决定。