G70B列车油罐液固耦合模态分析

针对列车油罐因列车提速导致液固耦合作用突出的问题,运用ANSYS软件对轻型油罐车G70B型罐体的液固耦合模态响应进行实例分析和计算;建立车载油罐的液固耦合系统有限元模型;对轻型油罐车G70B型罐体进行在不同贮液比时的液固耦合模态分析,得出固有频率和模态振型图.结果表明:不同的贮液比对罐体结构的模态特性影响很大,油罐内液体质量越多,油罐结构耦合振动频率越低.分析结果可以为油罐的结构设计提供参考.     

火箭结构系统纵向模态自动辨识方法

针对工程中需要从火箭结构系统的整体模态中识别纵向模态,根据模态有效质量理论,提出了一种识别火箭结构系统纵向模态的自动辨识方法.以具有集中质量系统的振动特性作为算例,通过有限元软件,建立了具有集中质量系统的梁模型,利用自动辨识的方法,自动辨识出系统的纵向模态,并与应用模态分析法所计算的系统模态信息相比较,这种自动辨识方法不仅能准确的辨识出振动系统的纵向模态,而且还具有自动高效的识别特点.为准确快速建立液体火箭POGO振动系统的动力学模型等工程系统的模型提供理论依据.     

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。     

盘式制动系统模态实验探究

本文研究盘式制动系统模态特性,通过实验测试和有限元分析得到制动盘自由和耦合振动模态,验证对称结构振动的正弦和余弦模态假设,提供环形梁简化模型的分析依据,比较摩擦块与制动盘耦合振动和制动盘自由振动的异同.动态测试得到耦合系统的位移响应.     

液体晃动对飞行器控制系统影响分析

对于小幅晃动的充液飞行器流固耦合问题,可以采用等效力学模型来描述液体晃动.然而在研究液体对刚体的影响上,暂未有人从频域的角度进行建模.本文在已知液体各阶模态等效力学模型的基础上,利用虚功率原理和线性小扰动原理给出充液飞行器纵向模态舵偏角到姿态传函,并根据主导极点概念将充液飞行器高阶系统近似为二阶系统典型传递函数,以携带横放圆柱贮箱飞行器为例,分析了不同充液比和贮箱尺寸对典型传函系数的影响.结果表明,液体质量和转动惯量主要影响飞行器传递系数、时间常数,使得飞行器机动性和纵向模态自然频率降低;而液体晃动主要影响典型传函中相对阻尼系数,使得飞行器纵向相对稳定性降低.     

基于L1输出反馈自适应方法的火箭姿态控制

针对运载火箭刚—弹耦合动力学模型,开展了基于L1输出反馈自适应方法的火箭姿态控制器设计.考虑到L1控制器低通滤波器环节可能在一定程度上减少弹性影响,分析了火箭不同低频模态对控制系统的影响情况.由于低通滤波器带宽与系统带宽存在相互制约关系,当无法通过低通滤波器设计消除低阶弹性影响时,结合校正网络设计L1输出反馈控制器.仿真结果表明,上述设计思路能够应对火箭低阶弹性问题,所设计的控制器控制效果良好,且在弹性频率变化时系统依然具有良好的暂态和稳态性能.     

大变形柔性管道两相流流致振动研究

针对柔性管道内段塞流引起的结构大变形流致振动问题,本文采用分区强流固耦合方法建立了面向大变形两相流输运管道的双向流固耦合数值计算模型.基于流体体积法对气液两相流动界面进行追踪并结合任意拉格朗日-欧拉(ALE)动网格方法考虑流体域网格变形,同时采用有限元方法建立了柔性管道动力学模型,根据流体和管道壁面的相互作用构建强流固耦合计算模型.研究表明,在两相流作用下柔性管道的振动主要以类似一阶和二阶振动模态响应为主且会发生模态切换；模态切换与管内的液塞长度、液塞流动频率以及气液塞在管内的轴向分布有关；管道的大变形振动促进了短气塞的融合并显著改变了液塞的长度和频率,进而影响管道的振动和流型转变界限.     

高速列车车厢结构声-振耦合响应数值分析

为研究高速列车运行时结构表面产生的强声压对乘坐环境和结构破坏的影响,针对某型高速列车建立车厢声-振耦合有限元模型,研究车厢的结构模态、室内声场模态及结构-声场耦合系统模态;针对其所处特殊动态环境,计算耦合系统谐响应,考察其振动特点及室内噪声分布情况.计算结果表明,车厢结构低阶模态显示出良好的整体性,在较高频段内以局部模...     

地铁列车车内低频结构噪声仿真

建立某地铁列车车体结构和车内声腔有限元模型,进行声固耦合模态分析,得到车体结构和车内声腔的模态特征。将车体动力学模型计算得到的车体振动激励施加于声固耦合模型中,分析地铁列车车内低频噪声和车身板件声压贡献量,得到对观察点声压贡献较大的板件,有针对性地提出车体结构改善方案,降低观察点处的噪声,为地铁列车车内噪声优化提供指导。     

驱动微梁梁宽误差对微陀螺性能的影响

建立了3类微梁加工误差的有限元分析模型,采用有限元分析的方法研究了3种不同类型的梁宽误差对微陀螺固有频率、模态和检测信号的影响.研究发现:驱动微梁尺寸的加工误差不仅会影响到驱动模态的固有频率,同时也会对检测模态的固有频率产生影响;同一对角线上微梁尺寸相同的加工误差会引起微陀螺驱动模态及检测模态的耦合,并给出了模态耦合的特征,且耦合程度随梁宽误差的加大而增加;同一侧梁宽相同及只一根微梁梁宽存在加工误差时的模态耦合可以忽略;模态耦合会对微陀螺的检测信号产生严重的干扰,干扰程度与模态耦合程度正相关.     

Modal synthesis method of lateral vibration analysis for rotor-bearing system

Rigid coupling and flexible connection made up of elastic coupling units are widely applied to rotor-bearing system with multi-branched shafting system. This paper proposes a modal synthesis method of lateral vibration analysis for such kind of rotor-bearing system. When the proposed approach is developed, the elastic coupling unit is defined as “flexible substructure” which is treated individually and the other parts are partitioned into some substructures which are analyzed by finite element method. The lower-frequency normal modes of the substructures are retained; whereas the higher-frequency normal modes are neglected by a frequency truncation criterion and the residual flexibility of those omitted modes is considered. The lower-frequency normal modes and residual flexibility are considered to be the assumed modes of Rayleigh–Ritz analysis of whole structure. The approach to the treatment of higher-frequency modes leads to a great reduction in the calculation time and a significant improvement in the efficiency of modal synthesis. Examples show that the proposed approach is very effective for the vibration analysis of rotor-bearing system with multi-branched shafting system and the results derived from this approach are in a good agreement with those from transfer matrix method.     

基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析

用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态,验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果,与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等,验证基于有限元法模型的正确性和有效性,为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.     

微重力环境下刚液耦合系统液体晃动混沌现象研究

微重力下,柱形贮箱内液体晃动的速度势模态和表面位移模态难以解析表达,为揭示液-刚耦合运动的非线性特性,不失一般性地用常重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态近似表示微重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态.用泰勒级数展开法分析了微重力下柱形贮箱内的液体晃动,运用Lagrange方法导出了微重力下贮箱内液体与结构耦合系统的无量纲动力学方程组,并用Matlab软件对该方程组进行数值计算,发现当系统稳定时,面内、外模态分别具有同类的稳态动力学行为,包括静止、周期运动、准周期运动和混沌运动;在不同的外激励参数下,面内、外模态的稳态动力学行为发生变化.     

反应堆堆芯围筒结构热流固耦合热变形分析

针对反应堆堆芯围筒热流固耦合问题,采用三维有限元法研究堆芯围筒的热变形.考察ANSYS的三维实体热单元SOLID 70,三维实体单元SOLID 45,三维表面热效应单元SURF 152和三维热-流耦合管单元FLUID 116等单元类型的特点和实用性.建立堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度分析有限元模型：堆芯围筒和吊篮采用SOLID 70,结构表面与冷却剂的对流传热表面采用SURF152,堆芯围筒与吊篮之间冷却剂采用FLUID 116.采用SOLID 45建立堆芯围筒有限元模型,根据得到的堆芯围筒、吊篮和冷却剂的温度场结果分析堆芯围筒热变形.结果表明,在考虑堆芯围筒及吊篮固体和流体的交叉耦合的基础上,采用三维有限元法能比较客观地模拟反应堆堆芯处的复杂运行环境.     

Finite element formulation for dynamics of planar flexible multi-beam system

In some previous geometric nonlinear finite element formulations, due to the use of axial displacement, the contribution of all the elements lying between the reference node of zero axial displacement and the element to the foreshortening effect should be taken into account. In this paper, a finite element formulation is proposed based on geometric nonlinear elastic theory and finite element technique. The coupling deformation terms of an arbitrary point only relate to the nodal coordinates of the element at which the point is located. Based on Hamilton principle, dynamic equations of elastic beams undergoing large overall motions are derived. To investigate the effect of coupling deformation terms on system dynamic characters and reduce the dynamic equations, a complete dynamic model and three reduced models of hub-beam are prospected. When the Cartesian deformation coordinates are adopted, the results indicate that the terms related to the coupling deformation in the inertia forces of dynamic equations have small effect on system dynamic behavior and may be neglected, whereas the terms related to coupling deformation in the elastic forces are important for system dynamic behavior and should be considered in dynamic equation. Numerical examples of the rotating beam and flexible beam system are carried out to demonstrate the accuracy and validity of this dynamic model. Furthermore, it is shown that a small number of finite elements are needed to obtain a stable solution using the present coupling finite element formulation.     

微重环境下Cassini贮液腔中液体晃动特性研究

针对我国某一型号大型卫星液体燃料Cassini贮箱（腰为圆柱,两底为半球）,应用有限元方法研究了微重环境下液体的小幅晃动问题和横向受迫晃动问题,采用Galerkin方法得到了系统的有限元离散方程；得到了晃动固有频率和等效力学模型参数.针对周期脉冲激励,推导了液体作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩计算公式并给出了数值计算结果和分析结论.     

新一代火箭卫星整流罩的模态特性分析、试验与模型修正

针对全透波段非金属夹层结构的新一代运载火箭卫星整流罩,建立有限元模型,计算了半罩在不同边界条件下的模态特性.地面模态试验中,采用垂直悬挂和置于海绵垫上多种方式模拟自由边界条件,基于频响函数和特征值、特征向量辨识半罩模态,基于试验结果采用模型缩聚迭代算法对仿真计算模型进行模型修正,得到高精度的可供全箭动力学分析和整流罩分离分析使用的有限元模型.