悬臂梁结构的应变模态积分法与灵敏度分析

应变模态振型决定了结构动应变分布规律。基于梁应变与曲率的正比关系,提出一种直接求解悬臂梁结构曲率模态的积分方法,适用于任意形式的刚度和质量函数。通过与数值和解析解比较模态频率与振型,验证了该方法的准确性。此外,该方法将连续体模态求解问题转化为有限自由度的广义特征值形式,进一步证明可以应用Nelson法求解该形式的特征灵敏度,获得了曲率模态振型对于结构设计参数的灵敏度显式表达。为了更加明显地表现动应变变化,提出了曲率梯度模态的概念,其参数灵敏度可由曲率模态灵敏度获得。算例结果表明,该方法可以有效地优化结构参数、避免动应变集中。该方法同样也适用于固支—固支和固支—简支这两种边界条件。     

基于有理逼近和灵敏度分析的结构动力重分析方法

提出了一种新的结合特征灵敏度直接法和向量值函数有理逼近的结构动力重分析方法。给出了直接法简单特征对n阶灵敏度分析的一般表达式。利用向量值函数有理逼近，减小固有振型n阶Taylor展开的截断误差。数值算例表明，对结构设计参数作大修改时，该方法能够给出高精度的逼近结果。新方法不需要系统的全部模态，因此，适用于大型复杂结构的动力重分析。     

利用声辐射模态进行声功率的灵敏度分析

采用声辐射模态进行结构辐射声功率计算,具有消除结构振动模态中复杂耦合项的优点,使得计算结构声辐射变得简单。结构声学灵敏度分析包括三类设计变量,以往绝大多数的研究只对其中一类或者两类设计变量进行了分析。而本文采用声辐射模态的方法,对全部三类设计变量进行声学灵敏度分析。对球源声辐射模型进行仿真,该方法计算结果接近理论解,由此证明了该方法的有效性。     

子结构灵敏度综合在结构动力重分析中的应用

提出了一种利用子结构灵敏度综合进行基于灵敏度分析的结构动力重分析的新方法.通过固定界面子结构模态综合技术,有效减少了自由度数目,达到了减少计算量的目的.同时,还给出了利用子结构灵敏度综合求解结构n阶特征灵敏度的一般表达式.所提出的结构动力重分析方法操作简单,易于实现,适用于大型复杂结构的结构动力重分析.     

结构固有频率的灵敏度分析及修改技术

本文给出了在结构上进行点加质量和两点间加杆的固有频率灵敏度分析和结构修改的方法。对一空间框架结构进行的有限元分析和实验结果表明，该方法给出的灵敏位置确切，误差小，使用方便，实用性好     

结构静力问题的重特征值灵敏度分析

静力学中的结构设计，模型修正和优化等问题都属于矩阵逆特征值问题，解决这类问题的关键是求出特征值和特征向量关于设计参数的灵敏度，本文基于多元函数论和代数反问题理论，得到了具有重特征值情形的结构灵敏度解的形式，并给出了相应的计算实例。     

反共振频率的灵敏度分析及应用

提出了反共振频率灵敏度概念，阐述了对反共振频率进行修改的工程应用价值，将以共振频率问题化为求实一般矩阵广义特征值问题，在此基础上推导出反共振频率的灵敏度计算公式，并提出了用反振频率灵敏度分析理论对结构反共振频率进行修改的方法，算例证明该方法是切实可行的。     

动力传动系统扭转模态及灵敏度分析

针对某款前置前驱乘用车的动力传动系统,进行了扭转模态及灵敏度的分析,使用ADAMS工程软件建立了动力传动系统模型。结合实际车型,计算了动力传动系统的固有频率、振型、扭振响应和刚度参数对系统的灵敏度。主要从调整离合器与驱动轴的刚度及阻尼,进行动力传动系统扭振的优化。这项研究为进一步分析动力传动系统零部件匹配对扭转振动的影响及改进扭振性能具有一定指导作用。     

基于模态误差函数灵敏度分析的损伤识别方法

利用非完整的模态响应信息进行损伤识别,通常归结为一个基于模态参数匹配的优化问题,较多的待识别参数将导致优化反问题计算规模过大以及识别结果非唯一性等问题。本文提出了基于误差函数灵敏度分析的新的参数更新策略。该方法将少数优势单元参数的提取与单元参数参考值的改进结合起来,实现逐次扩增的参数分组过程,每一步所采用的优化反问题中,只求解较小规模的优化问题。基于所建立的参数识别方法,数值仿真结果显示所采用的模型更新方法可以有效处理稀疏的有噪音测试数据,具有较稳健的识别性能。     

基于广义模态截断扩增方法的结构频响拓扑变量灵敏度分析

基于结构拓扑优化设计中的变密度法,采用伴随法推导结构在简谐激励下的频响振幅对单元设计变量的解析灵敏度列式。针对灵敏度数值求解中传统模态位移法引发的低精度问题,通过引入计算成本较低的广义模态截断扩增方法提升灵敏度的计算精度。数值算例将该文方法与全局有限差分法和其他灵敏度计算方法进行了比较。结果证明了该文方法在不同的激励频率及有限元网格密度下高效求解高精度灵敏度的有效性。     

机械结构实验模态分析及典型应用

为了验证QLV-MA2型一体化虚拟式模态分析仪在机械结构实验模态分析中的可靠性和适用性,根据模态分析的基本原理,采用QLV-MA2型一体化虚拟式模态分析仪对典型的机械结构(如简支梁与摩托车车架)进行了模态试验与分析。实验结果表明,模态分析方法通过QLV-MA2型一体化模态分析仪在机械结构中的应用是有效可行的。     

Modified modal methods for calculating eigenpair sensitivity of asymmetric damped system

Many real systems such as moving vehicles on roads, missiles following trajectories and ships in sea water have asymmetric mass, damping and stiffness matrices. Eigen‐sensitivity analysis methods for the symmetric damped system cannot be used in the asymmetric damped case. Therefore, a method for calculating eigenpair sensitivity of the asymmetric damped system is needed. To do this, a modal method employing a modal superposition idea was recently developed. Since the accuracy of the modal method is dependent on the number of modes used in calculation, the modal method needs higher eigenvectors to guarantee the accuracy. In large‐scale systems, however, only a few lower modes are generally considered for the dynamic analysis. Hence, if the modal method is used to obtain the eigen‐sensitivity of the large‐scale system, the significant errors could not be avoided due to the lack of the information of higher modes. In this paper, the modified modal methods for computing the sensitivities of the eigenpairs of asymmetric damped system using a few lowest sets of modes are proposed. Numerical example shows that the proposed methods achieve better calculating efficiency than the previous modal method. Copyright © 2004 John Wiley Sons, Ltd.     

Damage identification in plates based on the ratio of modal strain energy change and sensitivity analysis

A two-step method based on modal strain energy is presented for damage identification in thin plates. In the first step, damage is localized with the modal strain energy change ratio approach. A method is proposed to weaken the ‘Vicinity Effect’, thus reduces the false alarms in the localization of damage. In the second step, the damage extents of the suspected damaged elements are obtained iteratively with modal strain energy change sensitivity-based finite element model updating approach. Model reduction is introduced to eliminate the measurement of rotation degrees-of-freedom in the mode shapes. Two numerical examples are studied to demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed method. Both single damage and multiple damage cases are studied and good identification results are obtained. The effect of measurement noise on the identification results is investigated.     

PolyMAX 模态参数识别算法的快速实现

PolyMAX 是近几年发展起来的宽频带模态参数识别算法,该方法在抗干扰能力、识别密集模态、以及处理大阻尼复杂结构方面具有非常好的特性。通过避免缩减正则方程计算中的矩阵求逆以及乘法运算,实现了该算法的快速实现。最后采用七自由度仿真算例与航空发动机涡轮盘实测算例进行验证。结果表明：快速实现能够在对识别精度影响很小的情况下显著提高参数识别速度。     

Transverse modal analysis of microstripline with tuning septum

Abstract

The frequency‐dependent effective dielectric permittivity of microstripline with tuning septum is derived using the transverse modal analysis (TMA) technique. Numerical results are presented and compared with open literature.     

基于HHT-RDT算法的高拱坝泄流结构工作模态识别方法

根据高拱坝泄流结构自身的工作特点,为准确辨识环境激励下的结构模态参数特征,提出了一种基于改进的HHT-RDT算法的高拱坝泄流结构工作模态识别方法。以某高拱坝原型振动响应测试资料为基础,利用改进的小波阈值-EMD算法对原始信号进行降噪预处理,滤除干扰噪声的同时保留有效特征信息;采用HHT-RDT算法识别高拱坝泄流结构的工作模态参数,运用带通滤波对振动响应信号的EMD过程进行控制得到结构的各阶模态分量,利用RDT法提取各阶模态分量的自由衰减信息,识别出高拱坝泄流结构系统的固有频率及阻尼比。工程实例表明,该方法避免了复杂系统定阶过程,有效提高结构振动响应工作模态识别精度,为辨识高拱坝泄流结构的工作模态参数提供捷径。     

结构振动台模型模态参数识别新方法研究

提出了一种结构振动台模型模态参数识别方法,利用结构模型试验过程中地震反应记录,识别结构模型模态参数。首先判断结构模型在地震动激励下发生的是非时变反应还是时变反应,当结构模型发生非时变反应时,采用整个反应记录数据识别模型参数;当结构模型发生时变反应时,则识别模型进入和退出时变反应的时刻点,将整个记录时程分为3段,采用模型退出时变反应后第三段数据识别参数。该方法可以识别试验中每一次地震动输入之后的结构模态参数,得到整个试验过程中结构模型动力特性变化情况。利用所提方法识别了一座12层钢筋混凝土框架结构模型模态参数,并将识别结果和白噪声输入下模态分析结果进行了对比,验证了方法的实用性、可靠性和准确性。结果发现:结构模型自振频率在整个试验过程中呈阶梯状下降,模型发生破坏后,频率降低,阻尼比增加,传递函数幅值随着输入地震动峰值增加而降低。     

大功率船用齿轮箱试验模态分析*

由于大功率船用齿轮箱的特殊使用工况,其性能要求远远高于其他齿轮箱。论文对某大功率船用齿轮箱结构和传动原理进行分析,根据试验模态分析的基本原理和方法,利用最小二乘法对频响函数进行优化,并利用单模态识别法对大功率船用齿轮箱进行模态参数识别,得出系统的前20阶固有频率和阻尼,结果表明该船用齿轮箱系统的转频、啮合频率远离固有频率,系统不存在共振现象。但考虑齿轮箱实际工作的复杂性,在系统转速变化达到临界转速时存在较为剧烈的共振现象。试验结果可为进一步系统研究动态特性提供分析依据。     

An optimization algorithm based on stochastic sensitivity analysis for noisy objective landscapes

A function minimization algorithm that updates solutions based on approximated derivative information is proposed. The algorithm generates sample points with Gaussian white noise, and approximates derivatives based on stochastic sensitivity analysis. Unlike standard trust region methods which calculate gradients with n or more sample points, where n is the number of variables, the proposed algorithm allows the number of sample points M to be less than n. Furthermore, it ignores small amounts of noise within a trust region. This paper addresses the following two questions: how does the derivative approximation become worse when the number of sample points is small? Can the algorithm find good solutions with inexact derivative information when the objective landscape is noisy? Through intensive numerical experiments using quadratic functions, the algorithm is shown to be able to approximate derivatives when M is about n/10 or more. The experiments using a formulation of the traveling salesman problem show that the algorithm can find reasonably good solutions for noisy objective landscapes with inexact derivatives information.     

Transverse modal analysis of finline with finite metallization thickness

Abstract

The transverse modal method is extended to analyze the dispersion characteristics of dominant and higher order modes in finlines with finite metallization thicknesses. The approach is based on a hybrid mode formulation. Numerical data are presented to show the effect of metallization thickness for unilateral and bilateral finlines. The results are also compared with those from other methods to verify the accuracy.