基于波叠加的结构—声学灵敏度分析的伴随变量方法

声学灵敏度可以用于描述空间声学量随设计变量的变化情况,并为低噪声设计提供优化方向和量化依据,对其进行研究具有重要意义.在多设计变量的情况下,与直接求导法相比,伴随变量法是一种效率更高的灵敏度计算方法.基于有限元法和波叠加法,提出一种新的用于结构一声学灵敏度计算的伴随变量方法.该方法用波叠加法取代了现有伴随分析方法中的边界元法,消除了奇异积分的影响.应用该方法对脉动球声源和箱体振动模型进行声学灵敏度分析,并将计算结果分别与理论值和有限差分结果进行比较,得到了较好的精度.通过与边界元法在计算时间上的比较,表明了该方法在计算效率上的优势.     

振动系统特征值问题的矩阵灵敏度分析

应用Kronecker代数和矩阵微分理论，系统地发展了振动系统的特征值和特征向量的矩阵灵敏度分析方法，给出了向量值和矩阵值数的结构系统的特征值和特征向量的灵敏度，通过求导数排列成二维矩阵，所得的结果易形成计算机程序。该方法可以扩展延伸到具有一般矩阵和重根的特征值灵敏度分析的问题之中。     

基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析

针对实际中存在的设计变量多于目标函数的情况,提出了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法,并建立了其理论模型,推导了其计算公式。该方法能够避免声学灵敏度分析的直接求导法中边界条件的重复计算,减少了计算量,数值仿真的结果证明了基于分布源边界点法和伴随变量法的声学灵敏度分析方法的正确性。以箱体为对象,以其上盖板厚度为设计变量进行了实验研究,场点声压灵敏度实验值与计算值的对比证明了该方法的正确性。     

超大规模变量结构敏度求解技术研究

针对超大规模变量结构优化中的敏度求解问题,深入系统地研究了全解析法高效位移敏度求解理论,推导了壳单元微分刚度矩阵的解析表达式,引入虚位移法解决了结构刚度矩阵求逆运算,进而给出了位移敏度全解析表达式。采用科学高效的程序流程组织方法在HAJIF系统平台上开发了超大规模变量结构位移敏度快速求解模块。与差分法和半解析法的对比结果表明:本文算法敏度结果具有较高的可靠性;超大规模变量位移敏度算例测试表明本文算法效率约为差分法的70余倍,敏度结果一致性较好,所开发的模块能够高效可靠的解决超大规模变量位移敏度求解问题。     

基于半解析法的旋转型行波超声电机定子的动态特性分析

采用一种基于Mindlin一阶剪切理论的半解析环形单元来分析结构外形复杂的旋转型行波超声电机定子。对于定子沿圆周分布的齿则采用三维八节点空间六面体等参数单元进行描述,并运用Guyan技术将定子齿单元的刚度和质量凝聚到基体上,不仅反映了齿在空间各个方向对定子动态特性的影响,而且达到了缩减计算量的目的。该模型可方便地计算定子的各阶模态,通过算例和实验说明模型是可行的,可用于电机系统性能预测和参数优化设计。     

改进的特征值灵敏度在结构损伤识别中的应用

传统的特征值灵敏度分析中忽略了振型变化的影响,导致特征值灵敏度难以准确地识别出结构损伤。为提高特征值灵敏度的准确性,利用未损伤结构的振型线性表示损伤情况下结构振型的变化,进而改进了特征值灵敏度的理论分析方法。在不同的损伤工况下,计算数值模型改进前后的特征值灵敏度,验证表明改进后的特征值灵敏度具有更高的精度。以孔洞直径和位置均未知的实际结构为研究对象,利用改进后灵敏度方法准确识别了结构损伤的位置和程度,与结构的孔洞直径和位置实测值相吻合,表明了改进后灵敏度方法具有准确实用性,从而弥补了传统特征值灵敏度法在结构损伤识别中的缺陷。     

热磁电弹性材料层合板的半解析法

以三维弹性体的HR混合变分原理为基础,考虑熵变量,重构热磁电弹性体的本构方程,并应用Hamilton正则方程半解析法,求解热磁电弹性层合板问题,主要原因为熵变量的引入,可以将热磁电弹性非齐次的Hamilton正则方程直接齐次化,齐次的Hamilton正则方程半解析法简化热磁电弹性板问题的分析过程.     

基于ANSYS的某半高箱有限元分析和结构改进设计

在ANSYS中建立了某半高箱的有限元分析模型,并对其进行了标准工况下的强度和刚度计算;通过分析得出现有结构不合理的结论,并提出两种结构改进方案;分析结果表明,两种改进方案均提高了半高箱的强度和刚度,达到了使用要求。     

链式结构系统动力特性的灵敏度分析

提出了一种求解链式结构系统的动力特性灵敏度的解析方法。首先根据结构系统振动的传递矩阵法建立了求解系统动力特性(固有频率和模态振型)的方程,在此基础上对系统动力特性的灵敏度进行了分析,导出了系统固有频率和模态振型对结构参数灵敏度的计算表达式。最后通过算例说明了文中模型的合理性和求解方法的有效性,并获得了一些有意义的结论。     

基于特征值灵敏度修改的叶轮结构改进设计

在应用Ansys软件进行叶轮模态计算时，确定叶轮的结构尺寸是建立实体的重要步骤。在引入特征值灵敏度修改理论，给定第一阶固有频率修改数值的条件下，对叶轮的刚度进行了修改。确定出关键尺寸后，对叶轮进行了有限元计算和实验模态分析；比较了二者结果和分析了误差并最终给出了符合设计要求的定型叶轮。     

复变量法求解拓扑优化敏度分析研究

研究复变量法对拓扑优化问题敏度分析的有效性和可行性,在现有的经典理论为基础,通过使用无网格伽辽金法离散问题域而求得结构场位移为例,使用O.Sigmund的经典拓扑优化方法,利用复变量来求解出目标函数的导数,然后比较复变量法和直接法某些点敏度分析的误差以及最后拓扑图形的异同,结果显示复变量法和直接法的误差极小,最后通过实际例子结果的总结归纳,能够得出复变量法比较简便易行、精度高的结论.     

结构动力修改的循环对称摄动新方法

利用结构的循环对称特性，以矩阵摄动理论和复约束法、伪单元法为基础，提出结构动力修改的循环对称摄动新方法，通过对循环对称扇区模型的分析获得整个循环对称结构特征值和特征向量的变化，大规模减少了这类结构动力修改的计算工作量，大大提高了计算效率。算例证明方法正确、有效、简捷。     

基于RKPM的灵敏度分析及核函数的影响研究

基于重构核粒子法的结构优化设计的关键是灵敏度分析。笔者采用罚函数法施加位移边界条件,在结构分析的基础上,利用直接微分法,建立了基于重构核粒子法的结构灵敏度方程,而且其表达形式与结构控制方程非常相似,计算过程容易实现。编写相应的MATLAB程序对两个具有解析解的经典算例进行了灵敏度分析,并详细讨论了节点数、不同核函数及其参数对灵敏度计算精度的影响。计算结果与解析解吻合较好,表明该灵敏度分析方法是正确有效的,同时给出了灵敏度分析过程中合理选择核函数的建议。     

六面顶压机关键零部件的结构优化设计研究

以有限元法作为结构分析手段，建立了金刚石六面顶压机一种关键零部件的有限元力学模型和结构优化设计模型，在考虑疲劳强度的条件下，完成了该零部件的结构优化设计，为金刚石六面顶压机关键零部件的设计提供了一套较为完整的设计方法和设计系统。同时，采用IGES数据交换标准，实现了实体建模软件Pro／E和有限元分析软件ANSYS之间的有效数据交换，形成了一个较为有效、完整的CAD／CAE集成设计系统，为CAD／CAE／CAM系统集成的研究提供了一个有益的尝试。利用ANSYS的APDL参数化语言，编制了该零部件的结构优化设计程序ODPST，得到了精确可靠的设计参数。     

基于有限元技术实现工程机械料斗的结构分析与优化

料斗是一种薄壁类型的力学模型,利用一般材料力学校核方法是难以精确校核计算。因此本文采用有限元技术对一款料斗进行了精确的结构分析,发现其具有强度和刚度不足的问题。通过针对性的改进措施实现结构优化,并再次通过有限元分析验证以确保产品的安全性能。     

基于可变工况的车身覆盖件抗凹性全流程优化方法

针对车身覆盖件抗凹性优化问题,在现有工程中使用有限元数值模拟方法及相应工程经验基础上,开发基于可变工况的车身覆盖件抗凹性全流程优化方法。以某车型翼子板为例,采用Tcl/Tk语言编制脚本,快速建立了考虑材料非线性和接触非线性的仿真模型,经Abaqus软件计算得到抗凹性结果,再利用简化了的脚本定制优化参数,对工况变动的结构进行优化。结果表明,此套全流程优化方法解决变工况抗凹性问题快速,高效,准确。