实验模态综合法若干问题的研究

提出了子结构可补偿高阶截断模态且易与实验模态相结合的剩余动柔度概念,然后采用自由界面模态综合技术,实现子结构综合。通过部分忽略高阶截断模态的动态效应给出了剩余质量和剩余刚度的近似表达式,简化了子结构的实验建模;基于谐波集中力系的等效原理,提出了一种全新的转角动柔度间接测量方法,在一定程度上解决了实验模态综合中的界面对接信息不足问题。克服了将实验模型和有限元分析模型进行模态综合中的技术难题,数值计算和实验验证表明所提方案可行。     

具有弹性耦合结构振动系统的自由界面模态综合法

本文给出了以弹性连结件为耦合件的振动系统自由界面模态综合技术,把弹性连结件定义为“软子结构”单独处理,其余部件自然划分为若干子结构。利用有限单元法获取各子结构自由界面模态信息,用子结构的截断主模态及其高阶剩余柔度修正项作为结构 RayLeigh-Ritz 分析的假设模态,从而大幅度压缩了结构分析自由度。实例计算表明,该方法具有良好的综合精度,是分析具有弹性耦合结构振动问题的有效方法。     

基于固定界面子结构模态的频响函数精确综合法

提出基于固定界面子结构模态的双协调结构频响函数精确综合方法。首先用固定界面子结构的中高阶模态与精确剩余约束模态表达子结构频域位移;再利用界面力与位移的协调关系进一步消去界面自由度,建立双协调的精确缩聚变换;然后根据里兹法,得到结构精确综合的频域运动方程与频响函数;最后通过数值结果验证该方法的综合能力与准确性。     

实验模型和有限元模型的混合建模方法

摘要 给出了更容易由实验测量的基于剩余动柔度的剩余惯性释放附着模态的定义式,通过部分忽略高阶截断模态的动态效应,给出了剩余质量和剩余刚度的近似表达式,简化了子结构的实验建模过程。提出了基于自由界面模态综合法的实验模型和有限元分析模型的混合建模方法。数值计算表明,基于剩余动柔度的剩余惯性释放附着模态更容易通过实验获得,而对剩余质量和剩余刚度的近似处理并不影响模态综合的精度。
     

利用子结构模态的结构随机响应精确综合

提出基于固定界面子结构模态的结构随机响应精确综合方法。首先用固定界面子结构的中阶模态与精确剩余约束模态表达子结构频域位移;再利用界面力与位移的协调关系进一步消去界面自由度,建立双协调的精确缩聚变换;然后根据里兹法,得到结构精确综合的广义频响函数;并由此独立地计算各子结构的功率谱密度,进一步得到其均方值等响应统计;最后通过数值结果验证该方法的综合能力与准确性。     

采用界面单元协调子结构方法研究

子结构混合试验在研究复杂工程时,需要针对不同物理的物理性质划分子结构,比如土和结构,这些子结构的单元类型和网格划分通常不同,为了使混合试验更灵活地划分子结构,该文提出利用界面单元方法,基于广义变分原理,将两子域凝聚在边界上的刚度矩阵与界面单元刚度矩阵组装成耦合结构的整体刚度矩阵,进而求解新的平衡方程即可得到各个耦合子域的位移。同时,将传递函数的概念引入界面单元方法中,通过二维自由度和三维自由度之间的传递函数,解决了具有不同自由度单元的子结构之间的耦合问题。最后,利用板梁受竖向地震动作用的案例验证了界面单元和传递函数结合的方法的可行性和精确性。     

子结构界面连接刚度参数识别的一种直接方法

提出一种通过特征方程反问题识别子结构界面连接刚度参数的直接方法。新方法以动柔度矩阵特征方程为基础，建立通过界面位移求解界面内力的方程，由模态叠加法对可测自由度上不完全的振型拟合估计界面不可测自由度上的位移，适合于部分子结构不具备可测自由度的复杂组合结构。数值仿真算例和工程实例表明本方法具有良好的识别精度和数值稳定性。计算量和对计算机存贮量的要求也较小。     

改进的混合界面子结构模态综合法在失谐叶盘结构模态分析中的应用

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机模态分析的计算效率,针对传统混合界面子结构模态综合法由于综合后还可能存在计算量大的问题,提出一种改进的混合界面子结构模态综合法。该方法将综合后的模型进一步减缩,同时在减缩过程中引入位移和力的双协调条件,保证了计算的准确性。采用该方法建立了叶片-轮盘的组合结构的参数化模型,对各个子结构建立有限元模型并综合求其模态,与整体结构有限元法相比,计算时间缩短了23.86%~35.74%,模态偏差不大于0.57%,而传统法,其计算时间缩短了14.63%~29.20%,模态偏差不超过0.49%,可见,在相同的工作环境且保证精度的条件下,该方法计算效率比传统混合界面子结构模态综合法有显著提高,尤其是在高阶模态求解时,计算效率提高的更加明显,为下一步的振动响应及组合结构的动态特性研究奠定了基础。     

双协调动力子结构方法的程序实现

本文旨在介绍“六·五”期间国家三十八项科技攻关中第二十八项的一个子项目所研制的多重动力子结构分析程序DASAP实现双协调动力子结构理论的方法,包括消去了结构交界面上不弛立自由度所提出的“三次座标转换法”,近似子结构高阶模态贡献所使用的“有频剩余模态”,以及不必把界面自由度排在最后的列高和优化技术等。通过这些方法和措施,DASAP程序可以对一大型复杂结构进行多重子结构的划分,并且每重子结构个数不限。通过建立必需的子结构模式,只要求出这些模式子结构的几阶乃至一阶固有模态,就可以综合得到阶数很小的结构模态刚度阵和质量阵——它们的阶数可以小到恰巧等于待求的结构模态数,最终在这些结构模态矩阵中得到原问题的解。我们使用DASAP程序分析计算了郑州黄河大桥的动力响应问题,划分为18个子结构时的效率是整体分析的5.7倍,使用2000多个自由度在IBM-4341上计算,前者只花350多秒。 DASAP程序86年2月通过了部级鉴定,与会三十多位专家、教授给予了较好的评价,一致认为DASAP程序“对于线弹性结构的同有振动分析效率达到了国际水平。其中运用和改进了双协调动态子结构法,所提出的有频剩余模态,三次座标转换法和列高和优化技术不仅有一定创见,而且使综合效率得到大幅度的提高,具有国际先进水平。”     

并联机床进给传动系统弹性动力学建模方法研究

利用动态子结构法研究一种外辐驱动可实现3平动自由度并联机床进给系统的动力学建模方法。首先将原系统分散成若干子结构,在建立各自动力学模型后,借助边界条件经综合得到系统的动力学方程。该方法手续简便、计算效率高,便于讨论结构参数对低阶模态的影响规律,故为这类复杂时变系统的动刚度预估和动态设计奠定了坚实的理论基础。     

铁道车辆悬挂系统振动特征频率灵敏度分析

摘 要: 针对二阶常微分方程描述的车辆系统动力学数学模型,推导了系统特征参数灵敏度分析表达式。以二系悬挂6自由度铁道车辆悬挂系统为例进行了车辆系统振动特性参数灵敏度分析,讨论了车辆系统刚度矩阵中对车辆沉浮和点头振动影响较大的元素,通过灵敏度分析指明了悬挂参数的修改方向,为车辆悬挂系统的动态设计提供了有效的方法。
     

Determination of dynamic fracture parameters using a semi-circular bend technique in split Hopkinson pressure bar testing

Fracture initiation toughness, fracture energy, fracture propagation toughness, and fracture velocity are key dynamic fracture parameters. We propose a method to simultaneously measure these parameters for mode-I fractures in split Hopkinson pressure bar (SHPB) testing with a notched semi-circular bend (SCB) specimen. The initiation toughness is obtained from the peak load given dynamic force equilibrium. A laser gap gauge (LGG) is developed to monitor the crack surface opening displacement (CSOD) of the specimen, from which the fracture velocity and the fracture energy can be calculated. The feasibility of this methodology for coarse-grained solids is demonstrated with the SHPB-SCB experiments on Laurentian granite.     

Construction of event-tree/fault-tree models from a Markov approach to dynamic system reliability

While the event-tree (ET)/fault-tree (FT) methodology is the most popular approach to probability risk assessment (PRA), concerns have been raised in the literature regarding its potential limitations in the reliability modeling of dynamic systems. Markov reliability models have the ability to capture the statistical dependencies between failure events that can arise in complex dynamic systems. A methodology is presented that combines Markov modeling with the cell-to-cell mapping technique (CCMT) to construct dynamic ETs/FTs and addresses the concerns with the traditional ET/FT methodology. The approach is demonstrated using a simple water level control system. It is also shown how the generated ETs/FTs can be incorporated into an existing PRA so that only the (sub)systems requiring dynamic methods need to be analyzed using this approach while still leveraging the static model of the rest of the system.     

力传感器的动态重复性,线性度与性能改进的研究

提出了传感器的动态重复性与动态线性度的计算方法，介绍了用有源模拟滤波器改善力传感器动态性能的方法，包括力传感器动态数学模型、动态补偿模拟滤波的设计方法、力传感器动态模拟器及其电路、滤波器的电路、动态性能改善的实验结果。     

Linear and non-linear dynamic response of sandwich panels to blast loading

The problem of the dynamic response of sandwich flat panels exposed to blast loadings is addressed. The sandwich model includes a number of non-classical effects such as the anisotropy and heterogeneity of face sheets, transverse orthotropy of the core layer, the geometrical non-linearities considered in the von Kármán sense, as well as the initial geometric imperfections. As concerns the blast pulses considered in this analysis, these are due to either an underwater/in-air explosion, or are due to a pressure wave traveling across the panel span. Implications of the explosive charge, stand-off distance, directionality property of face sheets material, damping ratio, geometric non-linearity, initial geometric imperfection, and of the characteristics of the blast, on dynamic response and dynamic magnification factor are put into evidence via a parametric study, and pertinent conclusions are outlined.     

一种机械结构局部动力修改逆问题求解方法

本文对修改机械结构局部刚度和质量参数，从而使其具有给定固有频率的动力特性修改问题提出了一种求解方法，导出了质量与刚度参数修改结果的通解表达式。本文方法仅需利用与修改自由度相关联的动柔度参数，计算过程简便。文中给出了一个算例来说明方法的有效性。     

应变式力传感器动态特性研究及动态补偿

通过测试传感器的固有频率和冲击响应,对不同结构的应变式力传感器的动态特性进行了研究。当力传感器动态特性不理想时,根据零极点配置法设计了动态补偿数字滤波器,对力传感器进行动态补偿,使之适用于动态测量。实验表明:柱式力传感器的动态特性优于S形力传感器。通过对S形传感器进行动态补偿,拓宽了力传感器的工作频带,提高了力传感器的动态性能,减小了动态误差。     

腕力传感器动态补偿与解耦方法的研究

本文提出一种动态补偿与解耦方法，并解决了腕力传感器动态响应速度和各通道之间动态干扰这两个关键问题。推导出补偿解耦环节的设计公式，给出处理过程的步骤。分别对构造模型和传感器实验数据进行补偿与解耦。结果表明，这一新方法十分有效。     

Dynamic characteristics of ultra-precision aerostatic bearings

With high acceleration and ultra-precision requirements, the design of aerostatic bearings has been gradually focused on their dynamic performances. In this paper, the dynamic stiffness and damping coefficients of aerostatic bearings are investigated. Due to compressibility of the gas, the dynamic characteristics of aerostatic bearings show nonlinear frequency dependence. Particularly, their nonlinear dynamic behaviors are quite remarkable for
ultra-precision aerostatic bearings with small air gap heights and high supply pressure.     

动态式制冰在现有空调系统上应用的研究

本文提出了利用动态式制冰与现有空调系统相结合，构成动态式蓄冰系统，为现有空调系统的改造提供了方向；通过试验论证了动态式制冰构成的蓄冰系统的稳定性；给出了蓄冰系统设计时的优化设计理念。