一种面向双列直插式PCB板的等效建模方法

针对双列直插式PCB板,提出一种改进的辅助面-集中质量等效建模方法.利用单阶频率等效建立辅助面-集中质量等效模型,研究辅助面尺寸、质量及转动惯量等参数的选取原则,分析元器件的刚度、密度及布局等参数对等效模型计算结果误差的影响规律.通过数值算例表明:运用该等效建模方法进行模态分析,模型节点数量和单元数量大幅减少、对计算机性能要求降低、计算时间大大加快、低阶模态频率相对误差在±1.5％以内.该等效建模方法具有一定的工程应用价值.     

印制电路板电磁辐射等效偶极子建模与预测

提出了一种计算由印刷电路板产生的电磁辐射的新方法.这种方法是从近场扫描推导出的等效偶极子模型,建立了一系列可以产生相同辐射场的无穷小偶极子来代替PCB板.等效偶极子的参数直接由被测近场磁场决定,在封闭环境下仿真,等效的方法被推广应用到电介质平面偶极子模型,通过等效PCB基本物理特征来解决在PCB板和外壳之间的相互作用.通过用数学法求解等效模型来预测电磁辐射,极大的减少了仿真时间,提高了仿真效率.最后,以一块印制电路板为对象,通过对其进行电磁辐射仿真与试验测试,证明了利用本文方法建模与预测的正确性和高效性.     

直齿锥齿轮的三维建模及刚度计算

运用一种新的建模方法,建立了直齿锥齿轮的三维实体模型,并对其刚度的主要影响因素进行了分析.分析了在直齿锥齿轮刚度理论计算中常用等效转换方法的缺陷,提出一种新的适用于少齿数、小直径直齿锥齿轮刚度计算的等效转换新方法.通过对各种计算方法的比较表明:用新的等效转换方法、改进的石川公式计算出的直齿锥齿轮刚度值比用一般等效方法、石川公式计算出的直齿锥齿轮刚度值有了更大的提高,且更趋向于仿真值的变化趋势.     

周期性弧形凸起凹凸板等效刚度的研究

根据构造正交各向异性周期性凸起结构凹凸板,研究了弧形凸起凹凸板的等效刚度。利用经典弹性薄板理论和板结构在宏观上周期性均匀化分布特性,推导出弧形凸起凹凸板等效刚度的解析公式。通过有限元数值分析模拟出集中载荷下四边简支弧形凸起凹凸板的数值结果,再与解析方法所求的计算结果对比,验证了等效刚度的合理性和精确性。然后利用本文解析方法计算出四边简支下弧形凸起凹凸板的固有频率,计算结果与有限元模拟结果一致,再次验证了刚度等效解析方法的正确性。提出的新方法能够较精确的计算出此类周期性凸起结构板的等效刚度,并具有直观简洁的优点,可以根据典型单元的几何参数直接计算,提高了求解效率。研究结果对其他类型周期性凸起凹凸板的静动力学进一步研究以及实际工程应用奠定了基础。     

基于等效理论的多夹心层蜂窝板模态分析

研究蜂窝板的三明治等效理论,应用该等效理论对蜂窝板夹芯进行等效计算得其等效参数,建立多夹心层蜂窝板的有限元模型,完成不同算例在不同边界条件下的模态分析,解决了通用有限元程序如NASTRAN等不能直接计算蜂窝板的动、静力学性能问题.将计算结果与解析解对比,说明等效方法是合理的,适用于多夹心层蜂窝板结构的有限元分析.     

机械结构分析中原始参数的两种反求方法

研究分析了机械结构等效载荷反求法与等效结构反求法两种原始参数反求的方法.等效载荷反求法通过应用有限元刚度方程进行解析求解,反求出未知结构对已知结构的作用载荷,获得结构分析所需的原始参数,该方法计算简单可靠.而等效结构法是对原始结构还原的一种方法,结合有限元与优化技术进行迭代求解,该方法能够反求出更多的信息,适用范围更广.     

周期变截面梁刚度分析的均匀化方法

现代优化设计导致周期变截面梁广泛存在于工程实践,周期变截面梁的刚度分析方法是工程人员研究的热点问题。该项研究基于边界位移等效和截面转角等效原理,运用均匀化方法和Timoshenko梁理论,并借用ANSYS有限元分析软件,推导出周期变截面梁的等效抗弯刚度和等效剪切刚度,提出了一种周期变截面梁刚度分析的新方法。并针对工程实例,通过试验和方法的计算,一致的结果验证了提出的方法是一种精度较高、可行的周期变截面梁刚度分析工程方法。     

轮式装载机工作机构动力学分析的有限元建模

运用等效单元思想,结合有限元方法,推导出轮式装载机工作机构的等效伪质量矩阵和等效力系表达式,并根据动力学普遍方程,建立系统的动力学非线性微分方程,求解采用降阶的四阶Runge-Kutta方法.建模过程简单,提高了建模的效率.所建方程反映了系统各个构件的运动关系,为轮式装载机工作机构的动力学分析提供了一种有效的建模方法.     

手风琴式蜂窝材料等效弯曲和扭转刚度分析

手风琴式蜂窝材料因其零泊松比和大应变特性,日益受到航空界的关注。将手风琴蜂窝材料等效为均质正交各向异性薄板,提出了基于能量等效原理的手风琴蜂窝材料等效弯曲刚度和等效扭转刚度的理论分析方法,得到了等效刚度系数的解析表达式,并分析了其对胞元结构参数的敏感性。建立了手风琴蜂窝板的参数化模型,并运用数值仿真反演技术,得到了手风琴蜂窝材料的等效刚度系数。通过对比等效刚度系数的理论解与反演解,表明了该理论分析方法的可行性和正确性。     

基于等效板方法的离散源损伤壁板动力学分析

等效板方法是针对板壳状结构建立力学代理模型的一种高效分析方法。分别针对典型加筋壁板在完好和含离散源损伤的两种情况下进行等效板建立方法研究。在等效板建模过程中,应用有限元分析方法求解结构静变形和固有特性,利用优化算法发展等效板建立的方法,使用多项式定义设计变量的控制方程。对于完好壁板,等效板与目标板静变形结果一致,主要模态及频率一致;对于含离散源损伤板的情况,通过设定模态权重系数,可使等效板的主要模态和频率与目标模型吻合,从而验证等效板建立方法的正确性和用于分析结构动力学问题的准确性。等效板方法为含离散源损伤的复杂结构的动力学分析提供了一种有效手段。     

超声电机定子振动分析的模态选择方法

在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,对结构模态截断,仅保留特定的模态,实现了模型降阶。用APDL实现了从有限元分析结果中自动提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数。仿真计算了定子的机械和电学响应,与实验数据对比表明,减缩的低阶运动模型保持了原系统的主要特性。     

PCB空心线圈的电流测量动态特性研究

PCB空心线圈具有测量准确度高、稳定性和参数一致性好、设计和加工方便等优点,适合用作电子式电流互感器.但由于结构和制作工艺不同于常规空心线圈,因此其电磁参数也不同于常规空心线圈.按通常的单纯优化负载电阻阻值的方法可能无法同时满足高准确度和高动态特性的要求.通过对线圈等效电路模型及电磁参数的分析,提出了在PCB空心线圈的输出端串联一个校正网络并优化配置零极点的方法.仿真及实验结果表明,该方法能有效抑制线圈输出的高频振荡,在保证稳态0.2 S准确度等级的情况下实现了其动态性能的优化.     

构件等效动态的强度试验

基于构件的动态冲击试验和相应的静态试验,以动静态试验的响应近似等效为原则,提出了以静态试验代替动态试验的等效动态强度试验方法。以两端固支圆管构件为例,首先对构件进行动态冲击试验和相应的静态试验,并建立相应的有限元分析模型;基于试验数据,修正相关的有限元仿真模型;通过正交试验设计,基于动静态试验的响应近似等效原则,提出了动静态试验输入之间的关系模型;并通过追加试验,分析了用静态试验强度预测动态冲击试验强度的误差。提出的方法可对承受动态冲击载荷的构件在初步设计阶段,利用简单的静态试验强度快速判断设计方案是否满足动态冲击设计要求。     

基于等效接触区域的螺栓连接结构模态分析

螺栓连接的动力特性将直接影响到结构在振动环境下的响应.首先,分析了螺栓连接件在预紧力作用下接触面连接区域的范围;然后,通过有限元非线性静力分析方法,建立了预紧力作用下螺栓连接的有限元模型,取得了预紧力作用下螺栓连接的最大应力作用区域,定义该作用区域为螺栓连接的等效接触区域,将等效接触区域粘接起来模拟螺栓连接的连接区域,从而将螺栓连接的非线性问题转化为线性问题;进而,对等效接触模型和“刚化”模型进行了有限元模态分析,得到了两种模型的动力特性.最后,将有限元模态分析得到的结果和试验模态分析的结果进行了比对,验证了等效接触模型的正确性.     

基于关键时间点的能量等效静态载荷法及结构动态响应优化

基于位移的等效静态载荷法是目前解决动态约束处理困难、计算收敛性差的结构动态响应优化问题的有效途径,针对位移等效静态载荷法的优化结果不准确、工程实用性差等不足,提出一种基于能量等效的动态载荷静态转化方法。该方法通过结构在动、静态载荷作用下能量变化关系推导,分析能量等效的基本原理,在载荷等效转化时刻识别基础上,进一步构建了基于能量等效理论的动态载荷等效静态转化的优化模型,最后应用全局优化算法求解找到了等效静态载荷,并以文献经典算例——124杆桁架结构为例验证方法的有效性和准确性;将理论研究成果应用于发动机活塞的动态优化设计中,验证了方法的工程实用性,同时为基于等效静态载荷法的结构动态响应优化设计提供了一种新的思想。     

机床结合部动力学建模与辨识方法的研究

针对机床结合部动力学建模与辨识过程中对子结构间耦合关系与内部激振对外部响应影响考虑不充分问题,采用频响函数矩阵建立完备的机床结合部动力学理论模型;基于力学平衡条件和位移兼容条件推导了辨识方程,提出一种新的动力学辨识方法;辨识过程中融入了子结构间耦合关系,将难测频响矩阵作为中间变量抵消,避免使用难以测量频响或估算难以测量频响所引入的方程误差。在此基础上,将辨识方程拓展至整个测量频段,构建包含辨识关系的矛盾方程,通过最小二乘法求解确定了结合部的等效动刚度,建立了结构的有限元模型。为验证方法的正确性与可行性,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果;与缩减维度、忽略内部激振作用的建模方法进行了对比分析,结果表明本文方法具有更好的预测性。     

齿轮系统耦合振动的理论分析与试验研究

利用机械振动理论、动力分析有限元法,结合齿轮啮合理论,配合有关试验手段,研究斜齿轮系统耦合振动的动力学建模问题,同时进行结合部参数识别。对齿轮—传动轴—箱体系统在耦合振动条件下的动力学特性进行全面分析,为齿轮的动态特性优化提供理论基础。     

卫星相机快门装置的模态分析及刚度优化

为了研究卫星相机快门装置动态结构刚度,利用ANSYS Workbench对快门装置进行了有限元模态分析,得出该装置的固有频率和模态.在有限元建模中采用以弹簧单元代替滚珠的滚动轴承部件的简化建模方法,通过对简化样机进行模态试验,验证了简化建模方法的准确性.根据模态分析结果,以快慢盘的6个尺寸参数为设计变量,以其基频为目标函数,进行了快门装置的刚度优化设计,提高了装置的基频,使装置结构达到了设计性能指标.     

集中式柔性机构动力学等效分析方法研究

基于伪刚体模型与功能守恒定律,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。在忽略杆件弹性变形的基础上,借助Paros给出的圆弧形柔性铰链扭转刚度计算公式,形成集中式柔性机构的伪刚体模型;依据动能不变及功率不变的原则,将柔性机构的伪刚体模型进行等效处理,建立了集中式柔性机构动力学等效分析方法。采用该方法,分别对单自由度和双自由度柔性机构进行了动力学等效分析,并将获得的解析解与ANSYS软件获得的数值结果进行了对比,证实了本文提出的动力学等效分析方法是十分有效的,该方法为柔性机构的动态优化设计提供了有力工具。