简谐力激励下约束阻尼结构动力学拓扑优化

针对简谐力激励下约束阻尼结构的动力学拓扑优化问题,以约束阻尼结构的指定位置的稳态位移响应为优化目标,约束阻尼材料体积为约束,建立约束阻尼结构动力学拓扑优化模型。使用复模态叠加法求解约束阻尼结构的位移响应。分析直接法和伴随法的特点,提出复模态叠加法和伴随法相结合的灵敏度分析方法,有效提高灵敏度计算效率。采用移动渐近线法(MMA)对约束阻尼结构的动力学拓扑优化模型进行求解。通过算例分析,验证了提出的约束阻尼结构的动力学优化算法有效性。     

小直径TBM管片吊机提升臂液压缸的疲劳寿命分析

提升臂液压缸作为小直径TBM管片吊机的关键动力驱动部件,其失效将会导致整个设备的瘫痪。为此,分析了不同工况下提升臂液压缸的受力情况,完成了液压缸的三维建模,校核了液压缸工作过程的稳定性,并利用ANSYS Workbench对简化后的液压缸模型进行了静力学分析,得到液压缸各部分应力分布。利用Fatigue Tool模块分析了液压缸的疲劳寿命,分析结果与理论计算结果的相对误差为8.30%,为提升臂液压缸的及时维护提供了数据支持。     

车身结构阻尼材料减振降噪优化设计

本文针对某一乘用车车身结构振动引起的声辐射,建立了车身结构、声学空腔以及声固耦合有限元模型,分析了该乘用车车身的声固耦合特性。通过对车身各板件的贡献度分析,确定了对车内噪声贡献度最大的壁板。针对该壁板的阻尼减振降噪优化设计,建立了拓扑优化模型,采用渐进优化算法（ESO）,计算了阻尼材料的优化布局。研究结果表明：阻尼材料的优化布局使阻尼材料的使用率大大提高,50%的阻尼材料用量能基本达到全覆盖阻尼材料壁板的降噪效果,阻尼结构优化设计对车内噪声控制具有一定的理论指导意义。     

汽车电子稳定程序模糊控制仿真

关于汽车安全和稳定性问题,针对汽车电子稳定程序(Electronic stability program,ESP)是一种主动安全系统.为了提高汽车在转向工况下的侧向稳定性,采用快速控制原型的方法,建立了基于H.B.Pacejka 轮胎模型的三自由度整车模型和车辆参考模型.选取车辆横摆角速度和质心侧偏角作为综合控制变量,设计了模糊控制器,并对某款车型进行了离线仿真和在线实时仿真.结果表明,设计的控制器可以很好的控制汽车的横摆角速度和质心侧偏角.改进后的方法可以提高控制系统的实时性和稳定性,为ESP的快速开发提供了参考依据.     

周期开孔约束阻尼板的有限元建模与阻尼特性分析

基于均匀化理论提出了一种周期开孔约束阻尼板的有限元建模方法,以提高动力学分析的计算效率.采用8节点实体单元建立粘弹性阻尼胞元的有限元模型,基于均匀化理论对粘弹性阻尼胞元的等效特性进行分析,得到均匀化本构矩阵.通过均匀化分析,周期开孔的粘弹性阻尼层可视为横观各向同性均匀材料,基于此建立周期开孔约束阻尼板的有限元模型.通过算例分析,验证了本文提出的建模方法的正确性.分析了粘弹性阻尼层的剪切模量、粘弹性阻尼层的厚度和开孔率对结构阻尼特性的影响,为周期开孔约束阻尼板在工程中的应用提供了指导.     

基于三维声场空间特征的故障诊断方法研究

基于机械表面声压幅值分布变化的声像故障诊断方法改善了传统的采用单点测试的声诊断鲁棒性,但由于忽略空间相位信息,在弱故障工况下存在识别率低和诊断困难等问题。针对上述问题,运用信息映射和融合的思想,提出了一种基于三维声场物理空间特征的声诊断方法。首先利用近场声全息技术构建弱故障工况的辐射声场,将声源的相位信息映射到空间域,得到三维场点声压分布;然后在一个波长范围内序列拾取13个辐射声场空间断层,对每个断层面提取Gabor小波特征,并构建声场空间特征模型进行诊断识别。仿真和实验研究结果表明基于三维空间声场的故障诊断方法能有效改善弱故障工况的诊断鲁棒性,进一步拓展了声成像技术的工程应用,并为声学故障诊断提供了新思路。     

夹芯复合材料损伤分析方法研究

为了实现夹芯波纹板在加工和服役过程中由于冲击载荷、疲劳等产生的脱焊损伤缺陷无损伤检测,本文提出一种对损伤进行定量识别的检测方法,基于动态响应参数对夹芯波纹板结构开展损伤分析方法研究。根据固有频率、模态振型、振型曲率、模态应变能等参数理论,建立夹芯波纹板有限元模型,基于动态响应参数开发曲面光滑算法、曲率模态变化率法和二维连续小波变换法对结构脱焊损伤进行识别;然后对该模型进行模态分析,获取损伤夹芯波纹板模态振型,使用中心差分法求取模态振型曲率,将模态振型曲率作为损伤敏感参数,通过提出的损伤检测方法对该敏感参数进行处理,分别建立损伤识别指标,对损伤的位置、数量进行识别,并对各方法损伤识别结果进行对比分析。结果表明,曲率模态变化率法和二维连续小波变换法可有效识别出损伤的位置和数量,且曲率模态变化率法的损伤识别指标更显著,损伤识别效果最好。但在预设一处损伤的情况下,曲面光滑算法还需进一步研究和验证。     

利用3维声场空间特征诊断轴承故障

提出一种基于3维声场空间特征的声场诊断方法,并利用轴承故障诊断实验验证声场诊断技术相对于声像诊断技术的优越性。首先,使用声阵列拾取噪声信号,通过谱分析选定故障频率;其次,利用近场声全息技术重构轴承声场,顺序拾取声场法向一个波长内N个空间切片,提取各切片纹理特征构建声场特征模型;最后,采用支持向量机训练样本库,获得最佳声场特征模型,用于后续的诊断辨识。结果表明：基于3维声场空间特征的声场诊断技术比声像诊断技术诊断效果改善了10%以上,有效验证了声场诊断技术的优越性,同时进一步发展了基于阵列测试的声诊断技术。     

约束层阻尼短圆柱壳拓扑优化分析及实验研究

针对约束层阻尼短圆柱壳拓扑优化问题,采用基于模态应变能法的渐进结构优化算法（ESO）,引入独立网格滤波技术, 通过灵敏度分析,用ANSYS的参数化设计语言APDL编写拓扑优化程序,获得一定约束层阻尼材料用量的约束层阻尼最优拓扑构形,并对约束层阻尼材料的优化布局进行实验验证。研究表明该拓扑优化方法正确,用于短圆柱壳约束层阻尼材料布局优化具有较强的工程实用性。