矩形脉冲激励下斜支承弹簧系统冲击特性的研究

分类号论文选题类型U D C 编号本科毕业论文（设计）题目脉冲成形滤波器的设计院（系）物理科学与技术学院专业电子信息科学技术年级2007级学生姓名张力学号2007213154指导教师楚育军二○一一年五月华中师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密□，在_____年解密后适用本授权书。

2、不保密□。

（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录内容摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key Words (1)1．引言 (2)2．基带脉冲成形滤波的基本原理和设计方法 (3)2.1基本原理 (3)2.2 Matlab设计与仿真 (5)3．基带脉冲成形滤波器的FPGA实现方法 (8)3.1查表法基本原理 (8)3.2实现结构 (8)3.3 quartus仿真结果 (10)4．结论 (11)参考文献 (11)致谢 (12)内容摘要：基带成形滤波器是全数字调制器的重要组成部分之一。

成形滤波运算是调制过程中运算量较大的部分，高效的实现成形滤波对提升调制器的性能有着重要的意义。

本文首先介绍基带脉冲成形滤波器的基本原理，然后介绍采用Matlab设计成形滤波器的方法和仿真结果，最后给出使用查找表在FPGA上实现基带脉冲成形滤波器的设计方法。

振 动 与 冲 击第26卷第2期JO U R N A L O F V I B R A TIO N A N D SH O C KV ol .26N o.22006考虑支承动刚度的船舶轴系横向冲击响应计算收稿日期:2004-12-21 修改稿收到日期:2005-03-05第一作者李晓彬男,博士生,1971年月生李晓彬, 杜志鹏, 夏利娟, 金咸定(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200030)摘 要 对船舶轴系进行冲击响应计算,通常在轴架支承处采用弹性边界处理,取一个近似的支承静刚度。

本文采用实验方法对某舰尾轴架进行动刚度测量,得到了前尾轴架和后尾轴架的横向动刚度曲线。

以此为基础,对该舰的轴系,建立了有限元模型,轴架支撑处横向动刚度用广义弹簧-阻尼器系统进行模拟,计算了在横向冲击作用下考虑动刚度效应的轴系横向冲击响应。

关键词:前尾轴架,后尾轴架,动刚度,横向冲击响应中图分类号:U 664.2 文献标识码:A0 引 言动刚度是衡量结构抗振能力的常用指标结构在动态力作用下,动刚度越大,振动量越小;反之,动刚度越小,振动量越大。

分析结构的动刚度特性,研究提高动刚度的途径,能较合理地进行结构动态设计,消除结构中的薄弱环节、增强结构的抗振、抗冲击能力[1]。

目前结构的动刚度主要是通过实验的方法得到。

朱振江、严雄[2]采用锤击法对一隔振器的横向动刚度进行了测量。

姜尚崇[3]对一台300M W 的汽轮发电机轴承座的支承动刚度进行了测量,并用测得的动刚度计算汽轮发电机转子的临界转速。

船舶推进轴系是船舶动力系统的一个主要组成部分,轴系在冲击载荷下的位移响应和应力大小直接关系到船舶动力系统的生存能力[4]。

沈荣瀛、张智勇、汪玉[5]采用有限元与数值仿真相结合的方法,建立推进轴系垂向冲击响应计算的数学模型,导出了在加速度冲击输入条件下轴系垂向冲击响应数值仿真方法。

周海亭、沈荣瀛、孙蕙庆[6]对某舰的轴系进行了横向冲击响应计算。

对挤压油膜阻尼器轴承和旋转机械转子—挤压油膜阻尼器轴承系统动力特性研究的回顾与展望ΞRETROSPECT AN D PROSPECT TO THE RESEARCH ON SQUEEZE FI LM DAMPER BEARING (SFDB)AN D ON DY NAMIC CHARACTERISTICSOF ROTATING MACHINER Y ROTOR —SFDB SYSTEM夏　南ΞΞ1 孟　光1,2(1.上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海200030)　(2.佛山大学思源研究所,佛山528000)XI A Nan 1　MEN G Guang 1,2(1.State K ey Laboratory o f Vibration ,Shock and Noise ,Shanghai Jiaotong Univer sity ,Shanghai 200030,China )(2.Siyuan Institute ,Foshan Univer sity ,Foshan 528000,China )摘要　简要介绍挤压油膜阻尼器轴承及其基本分类,介绍各种挤压油膜阻尼器轴承的动力学特性研究和建立阻尼器流体动力模型与挤压油膜力的进展情况,总结了支承在挤压油膜阻尼器轴承上的旋转机械转子系统的动态响应特性和稳定性的研究结果及对这类强非线性的转子—阻尼器支承系统的非线性响应特性研究的进展情况,并对该类减振结构的未来发展进行了展望。

关键词　转子动力学　挤压油膜阻尼器轴承　油膜惯性力　回顾与展望中图分类号　TH113　T B535.1　O328Abstract Squeeze film dam per bearing (SFDB )is now widely used in aeroengine and other rotating machineries due to its advantages of obvious is olating effect ,sim ple structure ,small space and easy manu facturing.In this paper ,different kinds of SFDB and the research results on the dynamic characteristics of these SFDB and on the m odels of fluid dynamic and squeeze film force were introduced.The research achievements on the dynamic response characteristics and stability of the rotating machinery rotor supported on SFDB were reviewed.Als o the progressing on the nonlinear responses analysis of such strong nonlinear rotor —dam per support system was introduced.The future development of and research on the SFDB was prospected.K ey w ords R otordynamics;Squeeze film d amper bearing;F luid inertia force ;R etrospect and prospect Correspondent :MENG Guang ,E 2mail :gmeng @mail ,Fax :+862212629322212804The project supported by the National Defense Pre 2Research Project and the University K ey T eacher Support Program of China.Manuscript received 20010128,in revised form 20010412.1　引言自从第一篇有关转子动力学的论文由Rankine [1]发表以来,转子动力学作为动力学的一个独立分支得到了极大的发展。

摘要在地震动作用下，边坡受到扰动发生失稳，并产生滑坡运动。

尤其在地质断裂构造较发育的区域，地震动表现出较明显的脉冲特性，其诱发的滑坡运动往往具有速度高、影响区域广等特点，使得人类生命、财产、资源等遭受重大损失，近断层地震动的脉冲成分对滑坡体运动的影响的研究尤为迫切和重要。

在节理裂隙较为发育的岩质滑坡体中，各岩块间及滑坡体与滑动面间表现出高度不连续性，DDA（非连续变形分析方法）不连续性、大变形的特点决定了其适合用于地震滑坡运动等高速远程运动模型的研究。

其中，三维非连续变形分析（3-D DDA）是二维非连续变形分析（2-D DDA）在维数上的延伸与扩展，相较2-D DDA可以同时考虑水平面上的双向地震作用，并且可以模拟块体在三维空间中的运动轨迹及反映最终的堆积情形，是综合考察脉冲地震动作用下滑坡体三维运动特性的有力数值工具。

原3-D DDA程序的地震模块尚不完善，无法较好地考虑地震荷载，限制了研究的进行。

基于原程序扩展了地震模块，实现了将地震加速度时程记录信息输入至3-D DDA 主计算程序，并将地震加速度记录转化为三维块体地震体力的功能。

在此基础上，通过双块体模型验证了新程序地震记录的输入精度，通过斜面滑块模型验证了新程序动力临界滑动条件的识别精度和动力滑移位移的计算精度。

经检验，新地震3-D DDA程序可以正确模拟地震荷载作用下滑块的动力运动。

基于验证后的新程序对滑坡的最简形式：斜面滑块在地震动力作用下的运动特性进行了研究。

结果表明滑块运动位移的增加情况与规律波形（简谐波）高度对应，地震波对基座块体的作用可以通过块体间接触很好地传递至滑块上。

三层滑块模型的模拟结果表明，3-D DDA数值模拟方法弥补了理论方法的不足，可以对多层滑块的动力运动要素进行求解。

在地震3-D DDA程序地震模块功能实现和验证精确的基础上，通过八斜面滑块模型的算例研究了地震脉冲成分的滑块致滑机理与近断层地震动脉冲成分的方向差异性。

第53卷第5期2022年5月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.53No.5May 2022基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析豆硕，刘志明，王文静，李强，毛立勇(北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京，100044)摘要：为准确描述列车设备受到的冲击环境，基于冲击响应谱模型将基础冲击加速度作用到一系列固有频率变化的单自由度系统上，采用系统的最大响应间接地描述冲击载荷。

首先，对半正弦、梯形、前峰锯齿和后峰锯齿等经典脉冲型冲击加速度进行响应谱分析；其次，对线路实测的高速列车车体、转向架和车轴装设备的加速度振动环境，与IEC61373规范对应的半正弦冲击加速度的响应谱进行对比；最后，提出一种冲击响应谱时域合成方法，通过优化小波的幅值和相位参数使合成的冲击加速度满足目标响应谱精度要求，并反映冲击环境的方向特征。

研究结果表明：脉冲型冲击加速度具有相同的响应谱特性，在低频区，加速度响应谱斜率为6dB/Oct ，速度响应谱为水平的恒速线；在高频区，正值和负值响应谱不等，在不同方向上具有不同的冲击效果；现有规范对于车体、转向架和车轴装设备存在低频过试验问题，转向架和车轴装设备同时存在高频欠试验问题，列车设备受到的均为对称冲击环境，脉冲型冲击加速度不能反映列车设备对冲击环境方向的要求；合成的冲击加速度能精确匹配目标响应谱，可以满足3dB 误差要求，更接近真实的冲击加速度瞬态波形。

关键词：高速列车设备；冲击环境；冲击响应谱；冲击加速度；时域合成中图分类号：U270.12文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2022）05-1843-12Analysis of shock environment characteristics of high-speed trainequipment based on shock response spectrumDOU Shuo,LIU Zhiming,WANG Wenjing,LI Qiang,MAO Liyong(School of Mechanical,Electronic and Control Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China)Abstract:To accurately describe the shock environment of train equipment,the shock acceleration was applied to a number of single-degree-of-freedom (SDOF)systems with variation of natural frequency,and the maximum response of the SDOF systems was used to describe the shock load indirectly.Firstly,the shock response spectrum (SRS)characteristics of classical impulse accelerations were analyzed,such as half-sine,trapezoidal,initialpeak收稿日期：2021−09−08；修回日期：2021−12−05基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(11790281)；国铁集团科研计划课题资助项目(P2019J001)(Project(11790281)supported by the National Nature Science Foundation of China;Project(P2019J001)supported by China State Railway Group Co.,Ltd.)通信作者：刘志明，博士，教授，从事疲劳可靠性研究；E-mail:****************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2022.05.029引用格式：豆硕,刘志明,王文静,等.基于冲击响应谱高速列车设备冲击环境特性分析[J].中南大学学报(自然科学版),2022,53(5):1843−1854.Citation:DOU Shuo,LIU Zhiming,W ANG Wenjing,et al.Analysis of shock environment characteristics of high-speed train equipment based on shock response spectrum[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2022,53(5):1843−1854.第53卷中南大学学报(自然科学版)sawtooth and final peak sawtooth shock pulse.Secondly,the acceleration response spectrum of high-speed train body,bogie and axle mounted equipment measured on the line were compared with that of the half sine shock acceleration corresponding to IEC61373specification.Finally,a time domain synthesis method of SRS was proposed by optimizing the amplitude and phase parameters of wavelet,which can satisfy the precision of target SRS and reflect the direction characteristics of shock environment.The results show that the acceleration shock pulses have the same response spectrum characteristics.In the low frequency range,the slope of the acceleration response spectrum is6dB/Oct,and the velocity response spectrum is horizontal constant speed line.In the high frequency region,the positive and negative response spectrums show that the acceleration shock pulses have obviously different shock effect in different directions.Moreover,the existing shock resistant specification for car body,bogie and axle mounted equipment have the problems of over test in the low frequency range,and bogie and axle mounted equipment have the problems of fewer test in the high frequency range.The high-speed train equipment is subjected to symmetric shock environment and the specifications can't meet the requirements of shock direction.The synthesized shock acceleration can accurately match the target response spectrum,meet the requirement of3dB error,and is closer to the real acceleration shock waveform.Key words:high-speed train equipment;shock environment;shock response spectrum;shock acceleration;time domain synthesis高速列车在全寿命服役周期中，除了受到正常工况下的稳态激励，还会经历复杂的冲击环境，如列车高速通过道岔、轨缝、变坡点等时会产生超常的冲击载荷，从而引起设备故障[1]。