振动试验中非一致基础激励行为的表征与量化

针对振动试验中振动台台面输出并非完全理想的一致基础激励,从而可能导致试验中出现非预期响应行为的问题,通过理论分析、数值模拟和试验验证,采用模态叠加理论,将振动台台面响应分解到模态空间,开展了台面非一致基础激励的表征与量化研究,并结合某典型结构的空台面、轴向及横向随机振动试验数据,从响应功率谱密度曲线和均方根值2个方面进行了台面非一致基础激励的量化。研究结果表明,振动台台面输出的非一致性是不同程度存在的,台面的弹性支撑以及试验结构的对称性等对台面输出的一致性影响较大。     

电动振动台随机振动试验有限元仿真

建立并修正了能反映某振动台、夹具以及试件整体动态特性的有限元模型,基于该模型进行了随机振动试验仿真研究,介绍了仿真方法。根据给定的加速度功率谱密度控制曲线,通过频率响应计算和随机响应计算对试件随机振动试验进行了仿真,获得了试件动态响应仿真结果。通过真实试验对仿真结果进行了验证,结果表明仿真控制曲线和试验控制曲线吻合很好,均在控制容差范围内;试件测点仿真结果和真实试验结果功率谱密度曲线比较一致,峰值频率相对误差为0.8%,仿真频段内各测点加速度响应均方根值相对误差在5%以内,自功率谱对应峰值最大相对误差约为22%。     

大力发展自主大规模工程力学应用软件

针对大规模工程力学应用软件开发在高水平CAE能力建设中的基础性地位,通过分析其国内外现状,指出当前正是发展自主软件的良好时机.分析开发大规模工程力学应用软件所面临的挑战,探讨基础框架的搭建及其关键技术,并介绍初步实践的结果.实践表明,充分利用开源资源能给软件开发经验不足的人员和团队提供较好的借鉴,有利于迅速接近先进技术水平.     

考虑刚度非线性的某橡胶隔振试件随机振动试验仿真研究

通过建立振动台、夹具和橡胶隔振试件整体有限元模型,对橡胶隔振试件振动台随机振动试验进行了仿真研究。仿真过程发现薄壳结构和橡胶隔振器在几百赫兹以上中高频段响应存在严重的衰减现象。通过研究发现动刚度在中高频段的非线性特性是影响响应衰减的主要因素。结合真实试验结果,对薄壳结构和橡胶隔振器的中高频动刚度进行了修正,修正结果表明薄壳结构和橡胶隔振器动刚度随频率增加而增大,获得了其动刚度随频率的变化趋势曲线。修正后的仿真结果整个频段内与实验结果基本一致,解决了仿真过程中高频段响应衰减问题。     

基于有限元法的电动振动台试验仿真研究

对电动振动台试验仿真技术进行探讨,包括电动振动台有限元模型的建立、边界条件的模拟、驱动力的模拟与施加、试验条件的仿真等.然后以某电动振动台为例,建立并修正能反映其本身动态特性的有限元模型,在此基础上采用有限元法对某试件的振动台试验进行仿真计算,并与试件真实振动台试验进行对比研究.结果表明,仿真计算结果对试件在共振峰频段的动态响应提供较好的预测,在高频非共振峰频段,仿真结果与试验结果有所差异,分析差异产生的可能原因.     

温振复合载荷作用下多层壳结构随机振动响应有限元分析

介绍受复合载荷作用结构动力分析的背景和意义.从工程应用的角度,探讨温度与随机振动载荷作用下结构动态响应的有限元分析技术,包括对流边界条件下温度场的求解、热应力计算、预应力刚度矩阵的建立、响应功率谱分析等.然后以一种典型多层壳结构为研究对象,根据其在温振复合试验中的受试状态建立有限元模型.在此基础上,采用模态迭加方法和等效黏滞性小阻尼条件,计算复合载荷作用下的振动加速度响应,并与单一振动载荷作用结果进行对比,结果发现,由于环境温度的升高,结构的振动模态频率降低,而振动响应增大.分析结果可作为多层壳结构可靠性试验方法选取的参考依据.     

仪表板结构非线性振动特性的试验分析

仪表板是一种常用的电子产品支撑结构,其常见结构形式由金属和阻尼材料层叠而成,但有时也直接应用蜂窝板或纯金属板。通常的设计、分析甚至有限元计算均认为这些结构的动力学响应特性仍属于线性范围,但通过对三种不同的仪表板进行正弦扫频振动和宽带随机振动试验发现,在不同振动试验条件下,仪表板的加速度响应会表现出明显的倍频响应、响应跳跃等非线性现象。定性分析其变化规律和原因,说明按照线性理论进行分析存在一定的局限性,这些对工程结构设计具有参考意义。     

Zr-4合金常规力学行为研究与低周疲劳断口分析

对Zr-4合金开展了常温与400℃高温下的常规力学行为研究,获得了两种温度下材料的单调R-O(Ramberg-Osgood)本构模型.通过测定不同温度下的弹性模量和白松比,得到了它们随温度的变化关系.同时对Zr-4合金热膨胀系数进行了测定.对常温与400℃高温下低周疲劳试样进行了扫描电镜观察和断口分析,结果发现Zr-4合金低周疲劳断裂以穿晶断裂为主并伴随有疲劳辉纹和二次裂纹出现.     

控制点选择对试件振动试验响应结果的影响

以某仪表板模拟件为例,通过选取不同控制点对其进行随机振动试验,研究了控制点对该模拟件试验结果的影响。结果表明,对于仪表板等薄板状螺栓连接结构,由于自身弯曲刚度较低,在工作频率范围内极易发生共振,同时受到螺栓连接刚度的影响,使得不同控制点作用下结构的识别共振频率、响应峰值以及加速度均方根值等响应特性存在较大差异,而且个别控制点会出现控制超差现象,结合有限元计算可知,超差出现的主要原因是由于模拟件在超差频段存在较强的共振模态以及本身结构品质因子太大所致。合理选择控制点对于正确认识结构动态特性具有重要意义。     

基于Jacobi-Davidson算法的大规模模态分析并行计算研究

对Jacobi-Davidson（J-D）算法进行了改进和并行计算研究。通过添加谱变换、收缩和重启动等策略将J-D算法改造成了适应大规模模态分析的算法。利用改进后的算法和各种数值求解软件包,建立了一套基于PANDA框架的模态分析并行求解体系。基于该求解体系和并行机群,开展了某工程结构大规模模态分析并行可扩展性研究,测试规模从数十万自由度一直达到千万自由度,并行CPU核数达到128个;研究了改进后的J-D算法内层迭代步数、重启动向量个数等控制参数对外层迭代收敛速度的影响;获取了不同规模并行计算的加速比。研究结果表明,改进后的J-D算法完全适应千万自由度规模以上的模态分析,内存占用与规模之间呈线性增长趋势,在1 025万自由度规模模态分析仅占用39.4 GB内存;同时该算法具有优异的并行可扩展性,在128个CPU测试核内接近线性加速,并且测试规模越大,曲线越接近理想加速曲线,1 025万自由度规模在128核的并行效率达到88.1 %。