组合框架结构柱和梁板间耗能分配规律分析

将能量原理运用到钢-混凝土组合框架结构地震反应分析中,利用有限元软件模拟组合框架在地震荷载作用下的动力响应,分析结构阻尼比、地震动峰值和持时等因素对滞回耗能分配规律的影响,探讨组合结构总输入能量及层间和柱、梁板间能量分配规律.研究表明总输入能受阻尼比和地震动频谱特性影响较大,地震动峰值影响较小;滞回耗能在结构层间分布为底层大顶层小的梯形分布;柱耗散的滞回能随阻尼比、地震动峰值或卓越周期增加而增加,阻尼耗能随之减少,梁耗散与柱相反;地震动持时对柱和梁的耗能分配影响很小.     

轨道车辆新型组合结构吸能装置耐碰撞性分析

为保证列车碰撞时车体次要部位或附加装置尽可能多地吸收撞击能量,减少财产损失和人员伤亡,提出组合结构吸能装置的设计思想.根据耐撞性车体吸能装置设计原理,设计出不同截面形状管的组合结构吸能装置.利用ANSYS/LS-DYNA对其分别进行动态仿真,研究其吸能特性,并取其最优方案与试验结果进行对比,从而验证仿真模型的正确性.通过对原始设计方案外箱板的截面形状和吸能管的端部结构加以改进,设计出两种新型的组合结构吸能装置.仿真分析结果表明,结构的截面形状对整个装置的吸能特性有较大影响,改变结构的截面形状可以有效调节碰撞界面力峰值和均值载荷,改进后的吸能装置耐撞性综合指标更优。     

烟苗移栽机中车架升降机构的设计及有限元仿真

根据运动学要求设计一种应在烟苗移栽机的可升降车架,再对升降机构的进行运动学静力学特性分析及动力学特性分析以验证设计。通过运动学设计出其结构,用三维建模软件SolidWorks建立实体模型,通过有限元分析软件ANSYS对升降机构进行有限元分析计算。得到升降机构在满载时的等效应力分布、最大等效应力、最大变形,根据材料的性能得出升降机构符合静力学特性要求;得到升降机构的自由模态、谐响应、响应谱与其它激励频率作比较得出升降机构符合动力学要求。为升降机构的设计提供理论参考及数据支持。     

高效自动化码头低架桥结构垂直挠度分析

为验证某高效自动化码头低架桥结构设计的合理性,利用ANSYS建立有限元模型,对其进行静力特性计算．比较用挠度数学模型计算出的理论值与用ANSYS计算的结果,表明该模型建立正确．研究表明垂直挠度比结构强度更难以满足实际工况的应用要求．     

大跨钢桁架拱桥地震响应有限元分析

采用ANSYS建立某大跨钢桁架拱桥有限元模型,对其进行模态分析;采用瑞利阻尼理论,通过拱桥前2阶圆频率计算质量阻尼和刚度阻尼;采用动力时程分析法对拱桥进行地震响应有限元分析.结果表明:横向位移的最大峰值由水平地震波载荷沿横桥向输入决定,纵向位移的最大峰值由水平地震波载荷沿纵桥向输入决定,竖向位移的最大峰值由重力载荷工况决定.     

考虑结构局部变形特性的超长桁架结构等效动力学建模

超长桁架结构是后续高时空分辨率天基遥感载荷的核心部件,建立其高效动力学模型是实现振动形态高精度控制的关键.为建立高效、精确的动力学模型,首先,根据超长桁架结构的周期性特征和振动变形特性,采用周期单元中心处位移表征整体桁架结构的空间位移,并分别推导了是否考虑桁架结构局部变形特性的两种应变能表达式;然后,根据哈密顿原理以及边界条件,建立了两种不同的等效动力学模型.最后,通过对两种等效模型与超长桁架结构固有特性的对比分析,验证了等效建模的有效性以及考虑局部变形特性提高模型精度的必要性.     

ANSYS环境中的舰船机舱区结构冲击动力学仿真

针对舰船机区域结构抗冲击这一复杂问题,应用有限元法进行分析计算仍然存在诸多困难。本文提出了一种基于ANSYS环境的动力学仿真计算的思路和方法,一方面解决了舰船有限元模型的有效简化问题,另一方面成功地消除了局部模态。从对某型舰机舱区域结构及设备的冲击仿真结果来看,该方法较为可靠。     

空间杆系结构回传波射分析及程序实现

为有效地进行杆系结构应力波响应分析,基于传统的空间杆系结构回传波射矩阵法,考虑黏滞阻尼、复刚度阻尼及节点集中质量的影响,采用VC+ +编制通用回传波射矩阵法分析程序. 该程序可以计算空间杆系结构在任意动力集中载荷作用下任意位置的动力瞬态响应. 针对某刚架结构,比较运用该程序与运用有限元法得到的结果,验证该方法的精确度.     

基于曲率模态振型的刚架结构损伤检测

结构损伤前后动力特性的变化来快速、直接、方便地判定损伤的存在、程度及位置．本文采用曲率模态对刚架结构的损伤检测进行了研究．首先用有限元法计算出结构的位移模态振型,然后用差分法计算出曲率模态振型．数值模拟结果表明：曲率模态振型对结构的损伤敏感,可同时确定结构损伤的存在、程度和位置,并且可以用于结构多位置损伤的检测．实验结果证实了数值模拟结论．     

基于等效模态阻尼的复合隔振系统振动计算方法

基于线性黏弹性假设,将应变能阻尼理论推广到复合隔振系统的等效模态阻尼计算中,运用Python和Abaqus编制相应的计算程序,该程序可考虑材料阻尼的频变特性。以多种材料组成的船舶双层复合隔振系统为算例,计算其等效模态阻尼和隔振器等效阻尼系数。分别采用直接积分法和模态叠加法计算系统振动响应,对比设备、筏架、船底壳的振动加速度响应,验证基于等效模态阻尼的模态叠加法的准确性。结果表明,该方法可以准确计算复杂组合模型的模态阻尼,算例的振动响应计算结果一致性较好,用模态叠加法可以大幅提高复合隔振系统稳态振动响应的计算效率。     

瑞利阻尼在Abaqus中的实现

为充分体现结构阻尼对结构振动响应的影响,在结构动力响应有限元分析中加入经典的瑞利阻尼,并在Abaqus中进行匀质梁的弯曲和轴向简谐振动分析,然后与结构动力学理论解进行对比,研究瑞利阻尼在Abaqus中的实现方法。结果表明：有限元动力响应分析结果与理论结果吻合良好,该方法可以准确实现在Abaqus中添加瑞利阻尼。     

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.     

考虑间隙运动副的桁架单胞等效建模与分析

本文主要研究了含间隙运动副桁架单胞的等效建模方法.主要考虑了桁架单胞的等效刚度问题以及阻尼问题.首先从间隙铰链开始研究,提出全面的铰链模型;其次提出用位移法将桁架单胞等效成板,即把桁架单胞看成是由梁元组成的钢架结构,运用平面钢架位移法得出桁架单胞的等效刚度矩阵,进而得出结构的整体固有频率和等效后的板的刚度矩阵.最后用有限元软件ANSYS对单胞结构在不同边界条件下进行了模态分析,将在自由边界条件下的固有频率和解析得出的频率做了对比,发现二者有很好的吻合度.结果表明由于间隙运动副的存在,使得桁架单胞结构的刚度降低,柔性增强.     

微机械轮式角振动陀螺气体阻尼特性研究

轮式角振动陀螺气体阻尼效应是影响其动态特性的主要因素。在充分研究轮式角振动陀螺结构特征的基础上,创建了角振动陀螺驱动模态滑膜阻尼数学解析模型,并给出了改进解析模型。利用有限差分算法求解极坐标系下雷诺方程,建立了敏感模态压膜阻尼简化分析模型。在5 Pa到105 Pa压强范围内,进行了简化分析模型计算,同时对计算结果进行了与ANSYS 仿真结果的比对。理论模型计算与仿真结果表明,敏感模态压膜阻尼是轮式角振动陀螺气体阻尼的主要产生机制。进而,从结构设计和控制电路的角度,给出了减小气体阻尼效应的有效方法。     

嵌入多层黏弹性胶膜复合材料阻尼工字梁的多目标设计优化

针对嵌入多层黏弹性胶膜的复合材料阻尼工字梁,传统的混合单元法在进行结构动态分析与设计优化时存在很大困难的问题,采用基于离散层理论的多层梁单元建模分析复合材料阻尼工字梁.通过对正交各向异性铺层和腹板进行等效处理的方法,对工字梁凸缘嵌入单层阻尼层模型进行参数化分析;分别对嵌入多层或单层阻尼层的模型建立多目标优化模型,优化目标为模态损耗因子和固有频率最大化,设计变量为阻尼层层数（厚度）及其嵌入位置;应用多目标遗传算法进行优化求解.结果表明：基于离散层理论的阻尼梁单元计算精度好且易于优化,对于嵌入单层较厚阻尼和嵌入多层较薄阻尼的复合材料工字梁,获得的阻尼效果与动刚度损失基本相当,但对于高阻尼的方案,前者比后者的动刚度损失更大.     

轨道车辆车轮辐板阻尼层对其降噪效果的影响分析*

采用模态叠加法求得阻尼车轮导纳特性,利用已建立的轮轨滚动噪声预测模型,以轮轨表面粗糙度为激励,分析了辐板阻尼层与其厚度对阻尼车轮振动与声辐射特性的影响规律.首先,建立了阻尼车轮三维实体有限元模型,采用Block Lanczos方法计算车轮模态特征;其次,利用模态叠加法求得车轮在单位荷载激励下的频响函数;然后,利用虚拟激励法求得车轮在粗糙度谱激励下的频域振动特性;最后,依据车轮动态响应通过解析的方法求得车轮声辐射频域特性.计算结果表明:(1)车轮辐板敷设阻尼层对车轮1000Hz以下频率的振动与噪声的抑制作用不明显,而对车轮1600Hz以上的高频振动具有良好的抑制作用;(2)车轮辐板双侧敷设阻尼的降噪效果优于单侧阻尼;(3)阻尼层可以有效抑制车轮振动,且车轮辐板敷设阻尼层厚度越厚效果越明显.     

二阶系统模糊自适应PID变阻尼控制仿真研究

为了改善二阶系统的动态性能,通常用速度反馈增大等效阻尼比的方法减小输出响应振荡和超调量,但阻尼比增大,系统响应迟钝,快速性变差.当无阻尼自然振荡角频率一定时,阻尼比是影响二阶系统性能的主要因素.在线调整速度反馈通道增益以改变阻尼比从而改善系统性能.由于很难准确建立系统跟踪偏差和偏差变化率与速度反馈通道增益之间的数学模型,所以,模糊自适应PID变阻尼控制结合PID控制和模糊控制的优点,运用模糊推理方法根据系统输出响应的不同阶段在线实时调整系统的阻尼比,从而提高系统快速性和稳定性.仿真结果表明该方法可行,系统动态性能得到明显改善,无超调现象,并具有良好的抗干扰性.     

大展弦比复合材料机翼动力学分析

针对结构非线性对大展弦比机翼动力学特性影响很大的问题,使用MSC Patran和MSC Nastran软件进行有限元建模及分析,将大展弦比机翼建成薄壁盒型梁模型．研究大变形对机翼动力学特性的影响,比较复合材料盒型梁模型和金属盒型梁模型的计算结果,并讨论复合材料铺层顺序的改变对机翼动力学特性的影响．研究表明：复合材料机翼的各阶固有频率明显高于铝合金机翼;铺层顺序会影响复合材料机翼的固有频率．