运动车辆梁模型的横向振动频率及模态

将运动车辆的车身模型化为Eder-Bernoulli梁,车轮模型化为梁两端边界处的弹性不等的弹簧,形成半车模型.通过复模态分析法研究平滑路面上移动车体的横向振动特性,给出车体横向振动的频率方程以及模态的表达式,通过数值方法求解系统固有频率以及模态函数.并通过数值算例研究车辆运行速度、车体刚度、轮胎弹性系数对车体横向振动...     

弹性支撑下风电机组传动系统结构动力分析

考虑水平轴风力发电机组齿轮箱弹性支撑的柔性连接特性,基于集中质量思想和拉格朗日方法,建立风力发电机传动系统多体动力学模型,研究了齿轮箱弹性支撑对传动系统结构动力学特性的影响.利用动力学模型和模态分析方法,得到了由弹性支撑耦合到系统后的模态频率,并获取了在该模态激励下的模态动能分布.采用变参数方法进行传动系统模态对齿轮箱弹性支撑刚度变化的敏感性分析,利用模态叠加法进行齿轮箱体的动响应分析.数值求解结果和分析表明,考虑齿轮箱弹性支撑的传动系统某阶固有频率即为弹性支撑下齿轮箱体振动主模态;弹性支撑线刚度对传动系统低频率固有模态存在一定影响;齿轮箱体振动分析时应考虑1阶和2阶的低频模态较为合理.本研究工作对传动链系统方案可靠性设计和抑制传动链振动的加阻控制提供了一定理论基础.     

漂浮式斜拉桥全局模态对CFRP索的敏感性研究

斜拉桥复杂动力学问题中的一个关键问题是局部模态频率与全局模态频率成倍数匹配关系时可能导致的斜拉索大幅振动.本文针对这个问题,基于传递矩阵法,研究CFRP索对斜拉桥全局模态频率的敏感性.将斜拉桥的桥面梁和桥塔分别视为多离散弹性支承欧拉伯努利梁,建立其动力学控制微分方程,基于传递矩阵法对其特征频率进行求解.以长沙某独塔斜拉桥作为算例,对结构主要构件:斜拉索、塔和桥面梁的刚度变化对全局模态频率变化的敏感性问题进行了分析.结果表明,桥面梁和桥塔全局模态频率对斜拉索刚度变化非常敏感,并且用CFRP索替换钢质拉索可能避开拉索局部模态与斜拉桥全局模态的倍频关系,从而控制斜拉索的大幅振动.     

含间隙弹簧振动系统的非线性模态特性

针对含间隙的两自由度弹簧-质量分段振动系统的非线性模态开展了研究.首先,解析确定了分段保守自治系统发生同相和反相模态运动的初始位移,并采用加权平均方法确定了分段振动系统的模态频率,及其在位形空间模态曲线.然后,采用数值方法求解了系统的非线性模态曲线和模态频率,与本文获得的解析模态频率比较,说明本文的结果较等效模态频率有更好的精度.研究结果表明:在一定的参数条件下,系统的非线性模态个数会高于系统的自由度数目,系统可能发生内共振,而产生多余模态.多余模态运动是两振子同向振动中含有异向振动,说明多余模态是在同相模态运动和反相模态运动之间转换的模态.     

磁浮列车底盘梁的有限元优化减重设计

为在已有型号基础上获得更轻型有效的底盘梁结构而保持相对稳定的动力特性,首先利用ANSYS软件建立磁浮列车车体结构的有限元模型,利用Block Lanczos Method进行模态求解并得到结构一阶弹性固有频率.然后以结构一阶弹性固有频率值为约束函数,以车厢底盘梁8个截面上17个主要厚度参数为设计变量,以底盘梁总体积为目标函数,建立磁浮列车底盘梁减重优化的数学模型并进行计算.结果表明,磁浮列车一阶弹性固有模态为前后扭转的振型,在满足模态频率值不小于8.OHz的设计要求下,底盘梁减重20%的设计目标可以达到.说明以一阶弹性固有模态频率值为约束函数的优化方案可行且效果良好.     

毗邻建筑非平稳随机地震响应LQG控制问题的闭合解

研究了毗邻建筑在非平稳随机地震激励下的LQG控制问题,首先建立了主动液压传动装置连接的毗邻建筑在地震激励下的动力方程,然后采用复模态分析得到系统的动力特性,包括模态频率和模态阻尼比;通过引入成形滤波器来描述地震功率谱密度函数,最终利用虚拟激励法和留数定理推导出LQC;控制问题的闭合解,算例结果表明：只要适当选择LQG控制器参数,LQG控制可有效地减小两栋建筑的地震响应,并且其响应达到稳态的速度比无控时要快得多。     

快速独立分量分析法识别结构模态参数研究

采用快速独立分量分析(FastICA)算法,快速、准确地识别结构模态参数.该算法以模态响应之间的独立性为依据构建出目标函数,并以此目标函数为基准采用ICA算法对结构输出信号进行分离,而得到结构振型向量.进而通过单模态识别技术-希尔伯特(Hilbert)变换,识别出结构的频率和阻尼比.最后通过白噪声激励下六层框架结构的模态参数识别,验证了快速独立分量分析算法识别结构模态参数的可行性和鲁棒性.     

1:1内共振环形桁架天线的稳定性分析

复杂的太空环境易导致环形桁架天线产生大幅非线性振动,严重影响天线的稳定性和结构性能.在大幅的非线性振动中不同模态之间的能量可以相互传递和转换,将引起天线产生内振动.因此内共振在天线的大幅振动中起着重要的作用.本文所研究的环形桁架天线被简化成等效圆柱壳模型,建立其非线性动力学方程.根据有限元模态分析,得出环形桁架天线第四阶模态和第五阶模态的振动频率接近1:1.所以本文利用理论分析和数值计算研究1:1内共振情形下环形桁架天线的局部动力学性质.即系统受到小扰动后平衡点的稳定性.详细研究了两种不同形式下的平衡点的稳定性,即系统特征根为双零和两个负数时的稳定性以及系统特征根为双零和一对纯虚复数时的稳定性.利用中心流形理论、非线性变换、Routh-Hurwitz判据得到平衡点的稳定区域、不稳定区域和临界分岔曲线.最后通过数值模拟验证理论分析.     

高速列车车内低频气动噪声预测

为研究气动载荷下高速列车的车内低频噪声,建立高速列车空气动力学模型,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)法计算中间车的表面脉动压力.将脉动压力加载到高速列车的有限元模型上,通过瞬态分析得到车体的振动位移响应;将位移响应作为边界条件,采用边界元法(Boundary Element Method,BEM)分析车内噪声.结果表明：车窗振动位移最大,车顶和车底次之;中间车车厢的两端声压比中部大;在低频范围内,车厢内声压呈强弱交替分布,声场强弱界限较明显,且随着频率的增大,沿车体纵向和横向干涉条纹增多;车内低频气动噪声随速度二次方的增大而增加.     

变频器机柜振动特性有限元分析和试验验证

根据电子设备结构振动试验标准的要求,利用ANSYS建立变频器机柜的有限元模型,获得结构的模态频率和冲击载荷下的结构响应,并与试验结果对比,验证变频器机柜有限元模型的可靠性。分析变频器机柜的振动特性,结果表明：变频器机柜顶部减振器安装位置受到的冲击能量较大,机柜内部的冲击能量较小,机柜内设备可得到有效防护。     

基于FCV声固耦合模型的车内噪声预测

为了更精确地对燃料电池轿车(FCV)的车内噪声进行仿真研究,在详细的车身结构有限元模型和乘座室声学有限元模型基础上,建立了多子系统声固耦合模型,并进行了声固耦合模态分析。将试验所得的激励信号加载于该模型进行频响分析,得到车内噪声的响应量与实验值基本吻合。故多子系统的声固耦合模型较真实地反映了燃料电池轿车的振动噪声特性,为进一步的模态参与分析和板件贡献分析打下了基础。     

基于特征体系的车身结构模型研究

该文提出了一种新的解决汽车车身结构的强度、刚度和在复杂动态载荷下响应问题的设计思路，即以基于特征体系的三维车身结构模型为核心，在强度、刚度和动态特性等动力学指标与结构特征参量之间建立起直观联系，降低了汽车车身结构设计中的盲目性。与传统的样车试验和单纯的有限元分析相比，可大大提高新车开发和旧车改型的设计效率。文中建立了某微型车的特征模型，并对其进行了理论计算和试验分析，两者在模态振型、固有频率和相对阻尼系数等方面都有较高的一致性，证实了本方法的实用性和可行性。     

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。     

基于声灵敏度的车身拓扑优化

为探讨板件结构对车内噪声的影响,建立某商务车的白车身有限元模型,分析其模态和车身声灵敏度,确定对汽车低频振动和噪声影响较大的板件;结合变密度法在整车环境下对板件进行减振降噪的拓扑优化,根据拓扑优化结果对板件进行结构修改. 优化后的车身声灵敏度曲线与原车身声灵敏度曲线相比,低频范围内的峰值都有不同程度的降低,表明结合整车动态响应的汽车板件结构拓扑优化可以有效降低车内低频振动噪声.     

乘用车排气系统吊钩位置优化

使用模态分析和平均驱动自由度位移法,对某乘用车排气系统吊钩位置进行分析评估,提出优化方案,采用排气系统频响分析验证优化效果。优化后各吊钩振动位移和加速度明显降低,验证该排气系统吊钩位置优化方案的合理性和可行性。     

基于ANSA和Abaqus的大型气体绝缘开关设备强度校核与动力学分析

为保证气体绝缘开关(Gas-Insulated Switchgear,GIS)设备在恶劣环境下工作的可靠性,利用SolidWorks和ANSA建立GIS设备有限元模型,采用Abaqus进行强度校核和动力学分析.计算设备在温度和气体压力共同作用下的结构响应;动力学分析首先进行模态分析,之后分别采用时程分析和反应谱分析计算在8级烈度地震作用下的结构响应,并比较两者计算结果.计算结果表明:三通和四通安全因数较低,需要改进设计;反应谱分析与时程分析结果一致,表明该GIS设备在地震应力作用下是安全可靠的.     

开关电源设备的抗地震性能分析

建立某开关电源设备机柜的模型,通过HyperWorks对其进行结构模态分析和谐响应分析,得到机柜模态频率值和模态频率响应值,且与实际测试结果相差较小,说明仿真所采用的模拟连接和模拟结构部件的方法基本符合实际.由分析结果可知,结构的固有频率较低,模态频率响应值较大.用仿真软件进行机柜结构优化,结构的固有频率提高,模态频率响应值降低,从而提高开关电源设备机柜的抗地震性能.     

The role of actual modal-contributions versus frequency to optimize the structure

In modal frequency response analysis, the dynamic analyst is often faced with the structure’s dynamic behavior, the modal contributions included, over a frequency window rather than at a single frequency. Therefore a new method in modal frequency response analysis has been developed for computing both complex modal-contributions and real, actual modal-contributions over a frequency range. Contributions from normal modes to displacement, velocity, or acceleration of a set of selected evaluation points (grid-component combinations) are considered. The focus lies on identifying the major actual-contributions from normal modes and the frequency range they are active in. The method is valid for all branches of mechanical engineering. With the thorough knowledge of the dominant modal-contributions to the physical motion response of relevant structure locations and the modal contributions’ frequency history, the traditional design process can substantially be enhanced. It is worthwhile to notice that by the use of the presented procedure the dynamic analyst may find innovative redesigns which the automatic structural optimizers are not able to find. Examples are given to demonstrate the application, the strength of the coupling between modes, the influence of base and force excitation on the modal contributions and, finally, some recommendations on how to reduce undesired structural responses.