多源隨機激勵隨機結(jié)構(gòu)響應(yīng)的參數(shù)靈敏度分析及應(yīng)用.pdf

1、振動系統(tǒng)的參數(shù)靈敏度分析是分析與研究一個振動系統(tǒng)的狀態(tài)或輸出的變化對系統(tǒng)參數(shù)的敏感程度的方法。在振動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中,利用靈敏度分析找出對系統(tǒng)的某一特性影響最大系統(tǒng)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計變量,在符合工程實際的情況下,修改選定的系統(tǒng)參數(shù),改善振動系統(tǒng)的動態(tài)特性,達到優(yōu)化設(shè)計的目的。靈敏度分析方法已經(jīng)應(yīng)用于減振降噪各個領(lǐng)域。
　　 工程實際問題往往具有一定的不確定性,為了得到更符合實際問題的計算結(jié)果,利用解決隨機振動問題的方法進行分析,

2、解決隨機振動的靈敏度問題對工程實際問題有重要的意義。隨機振動一般包括隨機激勵振動和隨機結(jié)構(gòu)振動,本文通過推導(dǎo)隨機結(jié)構(gòu)振動問題相應(yīng)的均值和方差以及隨機激勵振動系統(tǒng)的參數(shù)靈敏度分析,利用狀態(tài)空間解耦法、Kronecker代數(shù)理論、矩陣微分理論、向量和矩陣函數(shù)的二階矩方法、矩陣攝動理論、概率統(tǒng)計理論、矩陣的Taylor展開方法,推導(dǎo)出多源隨機激勵隨機結(jié)構(gòu)響應(yīng)均值與其參數(shù)靈敏度的一般數(shù)學(xué)表達式,計算出隨機振動系統(tǒng)的響應(yīng)及其參數(shù)靈敏度大小,為解決

3、工程實際中的“雙隨機”問題提供了可行方法。討論了隨機結(jié)構(gòu)參數(shù)概率分布不同的情況下,對結(jié)構(gòu)隨機振動響應(yīng)及其靈敏度的影響。
　　 隨著我國高速公路的發(fā)展,四輪輕型貨車具有靈活方便、適應(yīng)性強、成本低等優(yōu)點,得到廣泛的應(yīng)用。貨車駕駛室的振動特性影響駕駛員的駕駛狀況、疲勞程度甚至行駛過程中的安全性。通過對四輪輕型貨車平順性優(yōu)化,將多源隨機激勵隨機結(jié)構(gòu)響應(yīng)的參數(shù)靈敏度分析方法應(yīng)用于工程實際中。汽車的平順性優(yōu)化一般流程:建立汽車多剛體動力學(xué)模

4、型,將引起乘員疲勞不適或者損壞運載貨物的振動響應(yīng)作為優(yōu)化目標,選取合理的優(yōu)化變量和優(yōu)化方法,在有效的約束條件下,通過計算得出優(yōu)化結(jié)果,優(yōu)化結(jié)果能保證一般行駛速度范圍內(nèi)汽車駕駛員和乘客的乘坐舒適性和貨物的完整無損。
　　 建立模型過程中對多種模型進行分析比較,確定利用10自由度整車模型進行研究,通過模型參數(shù)實驗確定質(zhì)量、剛度、阻尼的大小及相對位置,利用模型參數(shù)實驗得到的數(shù)據(jù)計算10自由度整車模型的模態(tài),將計算結(jié)果與汽車模態(tài)試驗結(jié)果

5、比較,對模型參數(shù)進行修正;通過定義隨機路面對四輪汽車輸入的功率譜,將四輪貨車的隨機結(jié)構(gòu)參數(shù)泰勒展開,求解駕駛室響應(yīng)的加速度加權(quán)均方根的參數(shù)靈敏度,結(jié)合汽車平順性設(shè)計理論,選取設(shè)計變量;以駕駛室加速度加權(quán)均方根為優(yōu)化目標函數(shù),選擇靜撓度、動撓度、固有頻率、相對動載荷、阻尼比等作為約束條件,對四輪輕型貨車進行平順性優(yōu)化,消除了駕駛室加權(quán)均方根在40km/h車速下驟然增大的現(xiàn)象,高速行駛時汽車平順性也得到明顯改善,提高了四輪貨車的平順性。