旋转对称结构液－固耦合振动的多级杂交子结构分析

对立体空间旋转对称结构在液体中形成的耦合系统（ＣＮ系统）进行统一的群变换及界面协调，推导了对液体多级划分后的组合模态综合过程。进行子结构之间以及向上一级子结构的对接与缩聚，提出了旋转对称结构液－固耦合振动的多级杂交子结构法。完成了立体空间旋转对称结构完全液－固耦合动力特性的群分析。此方法使耦合系统的综合规模大为缩小，计算速度提高数倍。文中通过试验结果证实理论方法的正确性。     

推进剂与贮箱液固耦合振动的动力学分析

分析液体燃料运载火箭的推进剂及贮箱的耦合振动时,为了精确建模、工程化快速计算及为火箭整体系统提供液固耦合燃料系统等效模态参数,根据有限元方法得到包含液体节点压力和结构节点位移的非对称形式的耦合动力学方程组,将表征液体运动的节点压力缩聚到液体自由面,使得方程对称化。通过等价Laplace方程边值问题的求解,得到耦合动力学方程中液体对结构的附加质量矩阵、附加刚度矩阵及耦合项。简易贮箱液固耦合模态分析的算例结果表明,该分析方法能够精确、快速地获得液固耦合系统的模态频率等动力学特性。从而使得高效率的液固耦合动力学分析在工程上应用成为可能,并为运载火箭等复杂液固耦合结构的有限元建模由简化模型向三维精确模型建立和工程化应用建立了基础。     

基于对称有限元模型的车辆乘坐室声振耦合分析的子结构方法

建立了车辆乘坐室声振耦合分析的对称有限元模型。在此基础上,提出了一种可用于综合内饰等乘坐室附属结构对乘坐室声振特性影响的动态子结构方法。该方法将内饰或附属结构等效为乘坐室壁结构与内部声空间中的一对相应的子结构/子空间,并将其影响引入到到声振耦合分析的对称有限元模型中,从而使有限元分析的精度大为提高。最后,以一国产轿车为对象给出了算例,验证了所提方法的正确性。     

多级刚性包装运输系统间接逆向子结构分析

目的针对各子部件耦合界面之间的系统水平频响函数难以测量,刚性耦合系统逆向子结构分析方法无法顺利应用的情况,提出多级系统间接分析方法。方法基于子结构理论,提出单点耦合和多点耦合系统的多级刚性耦合系统间接逆向子结构分析方法,然后建立相对应的集总参数模型,利用已知参数和公式获得部件频响函数直接计算值和预测值,最后将两者进行对比验证。结果部件频响函数直接计算值与预测值相吻合,验证了方法的准确性。结论提出的方法可为逆子结构理论在解决耦合界面频响函数难测问题时提供新思路,以及为在运输包装领域更广泛的应用提供更多的可能性。     

基于频域子结构法的动量轮弹性边界微振动研究

动量轮会与卫星弹性安装界面发生结构耦合,并将导致动量轮微振动的定量分析更为复杂。基于频域子结构方法对动量轮与弹性边界耦合系统的微振动特性进行研究。对频域子结构法进行了推导,引入界面坐标转换矩阵表达不同坐标系下子结构的综合;将动量轮模型简化成12自由度质量-弹簧-阻尼系统,并采用Lagrange能量方法建立其运动方程;将耦合系统划分成动量轮与弹性边界两个子结构,应用推导所得的频域子结构法综合子结构的频响函数得到耦合系统的频响函数矩阵并计算其响应;运用数值仿真和多体动力学仿真进行了验证。结果表明:频域子结构法适用于预测动量轮在弹性边界的微振动响应,具有较高的分析精度和计算效率。     

非亏损对称系统的子结构灵敏度综合方法

本提出了一种利用子结构灵敏度综合对非亏损对称系统进行特征对灵敏度分析的方法。本利用固定界面模态综合和子结构约束模态以及约束主模态的二阶灵敏度，实现了非亏损对称系统的重特征值灵敏度分析。算例表明了本的方法是行之有效的。     

贮箱类液固耦合动力学研究

以常重力作用下矩形贮箱类液固耦合系统受到俯仰激励情形为例,本文采用与以往不同的方式,在描述耦合系统中的液体子系统和结构子系统时,分别运用了两种不同形式的Lagrange函数,以此为基础可以得到降阶的系统耦合动力学方程,该方法大大减少了公式的推导工作。通过一个算例,讨论了该耦合系统的非线性动力特性。本方法可推广应用于分析圆柱等其它形状贮箱中液体的三维晃动情形下的液固耦合系统动力学特性。     

气垫船结构动力分析

本文提出了气垫船船体及动力装置系统振动特性分析方法，用正交异性曲壳单元计算气垫船的主要承力结构－浮箱的振动特性，用空间振动单元计算动力装置系统振动特性，再用动力子结构方法计算两者之间的弹性耦合振动，用这种分析方法对一全垫升气垫船船体总振动进行了研究，已有的实测结果表明了该法的可行性和正确性。     

基于Workbench的大型浮顶储油罐的模态分析

当今我国对能源的需求不断提升，石油作为用途最为广泛的不可再生能源，为我国的能源产业奠定了基础。为了节省储存空间和成本，通常会将石油产品储存在大型储油罐中，由于各种石油类产品的易燃易爆性和有毒性，大型储油罐具有很大的安全隐患。我们所研究的储油罐属于一个流固耦合系统，目前对流固耦合系统进行模态分析主要使用声固耦合法和虚拟质量法，为了提高大型储油罐的安全性，文章利用Workbench中的模态声学模块对某大型浮顶储油罐在不同充液率的情况下进行了基于声固耦合法的湿模态分析，将大型储油罐内部储存的油体视为可压缩的声学介质，模拟储油罐内部在储存油体时的真实状态。最后求解出了几种不同充液状态下储油罐的固有频率和振型并给出了不同充液率情况下罐内液体晃动频率，对数据加以分析，结果表明：液体也是大型储油罐要考虑的约束条件之一，并且大型浮顶储油罐的自振特性以及罐内液体晃动频率对内部充液率的变化敏感。     

弹性地基上矩形贮液结构的液-固耦合振动特性

针对无旋、无粘和不可压缩的理想液体,根据Winkler弹性地基上矩形贮液结构的液-固耦合振动分析模型,通过引入无量纲参数建立了矩形贮液结构的液-固耦合系统的振动方程。为简化计算,根据梁的振型函数和频率方程,将三维问题转化为一维问题来处理,利用振型函数的正交性求解了Winkler弹性地基上矩形贮液结构的液-固耦合振动频率。最后,为便于工程应用,结合工程实际讨论了无量纲参数对矩形贮液结构液-固耦合振动频率的影响,从而为以后工程结构中矩形贮液结构的设计计算提供了理论依据。     

基于固液耦合的舰炮身管模态分析

基于模态分析理论和结构耦合动力学中的固液耦合理论,考虑液体冷却层和内、外管表面之间的耦合效应,采用直接耦合法建立了含液体层的舰炮身管固液耦合计算模型,利用ANSYS软件对该模型进行了模态分析．分析结果表明,含有液体冷却层的舰炮身管固有频率降低,刚度提高,改善了火炮射击时身管的动态特性．     

基于频响函数综合的推进轴系动力学建模与支撑结构参数优化分析

针对船舶推进轴系提出了一种基于频响函数综合的子结构方法,考虑了轴承液膜交叉刚度的影响、螺旋桨和推进电机同时激励的工况,分析了在螺旋桨和推进电机激励下的振动响应特性。该方法将耦合系统划分为螺旋桨-轴系、轴承、高弹、推进电机、隔振器和船体子结构,通过二次频响函数综合建立了耦合系统的频响函数表达式;利用该建模方法和灵敏度分析建立了以均方传递力、传递功率流为优化目标的优化模型,针对轴承、隔振器和高弹的刚度参数进行优化。结果表明:基于频响函数综合的子结构建模和优化方法效率高,适合于对支撑结构刚度参数进行优化;对一模型的匹配优化结果表明,轴承和隔振器刚度减小、高弹性联轴器的刚度增加对减小振动传递有利。     

圆柱贮液器固液耦合模态分析

本文用半解析有限元分析了弹性圆柱贮液器液─固耦合系统的模态特性,进行了贮液器的模态实验。将实验测出的贮液器在不同液高时的耦合振动模态与理论分析结果进行了比较,验证了计算结果的可信性。计算与实验均表明,贮液器内液深对壳体结构的动力特性有很大的影响,贮液器内液体质量越多,壳体结构的耦合振动频率越低。     

液固耦合内流问题及防晃研究进展

对液固耦合内流问题以及液体晃动特性的研究在宇航工程中有着十分重要的意义，大型液体运载火箭以及战略弹道导弹中的推进剂与储箱的藕合效应和推进刑的晃动特性对它们的飞行动力稳定性有着很大的影响。为了使导弹和航天运载器具有良好的飞行稳定性，就必须对其内部液体推进剂的晃动加以抑制，避免使液体的晃动与整体结构的固有振动发生耦合，防止结构的固有振动频率和液体的晃动频率落入控制系统的频带之中。本文概述了近年来在液固耦合作用以及在推进剂防晃研究方面所取得的进展。     

用FE／LT方法求液固耦合动力响应

本文首先对液固耦合问题进行了Ｌａｐｌａｃｅ变换，然后给出了Ｌａｐｌａｃｅ空间的泛函和对应的变分原理，依据这个变分原理，对液固耦合系统进行有限元离散，给出有限元方程，为了提高反演的计算效率，文中采用了快速富利叶变换（ＦＦＴ）技术，最后，选用二维坝库系统的地震响应进行了试算，坝上动水压力的时程曲线与有关文献的结果进行了比较，计算结果表明本文提供的“采用有限元与Ｌａｐｌａｃｅ数值逆变变换结合求解液固耦合     

具有弹性耦合结构振动系统的自由界面模态综合法

本文给出了以弹性连结件为耦合件的振动系统自由界面模态综合技术,把弹性连结件定义为“软子结构”单独处理,其余部件自然划分为若干子结构。利用有限单元法获取各子结构自由界面模态信息,用子结构的截断主模态及其高阶剩余柔度修正项作为结构 RayLeigh-Ritz 分析的假设模态,从而大幅度压缩了结构分析自由度。实例计算表明,该方法具有良好的综合精度,是分析具有弹性耦合结构振动问题的有效方法。     

充液管系轴向振动响应计算研究

本文采用特征线法,利用经典水锤与扩展水锤模型分别对一流液直管管系在不考虑固液耦合作用与考虑耦合作用两种情况下的轴向振动响应进行计算。对固液耦合作用给管道液体振动响应所带来的影响进行研究。研究结果表明,固液耦合作用对充液管系振动有着明显的影响。     

适用于优化建筑结构声振特性的多重模态减缩策略

建筑结构的声振特性是衡量建筑舒适性的重要指标之一,也是直接影响建筑使用寿命的重要因素,开展建筑结构声振特性优化的设计方法研究具有重要的工程意义。以建筑结构为研究对象,将其看作声固耦合系统——固体域为混凝土材质的楼板和墙壁板构成的长方体结构,结构内部腔体填满可压缩空气。引入分支模态发展了多重模态综合理论,建立了基于子结构固定界面模态、连接面分支模态和声学体自由子结构模态的减缩模型,极大地提升了声固耦合系统声振特性的分析效率;基于该减缩模型发展了一套建筑结构内部声压级优化方法,重点分析了建筑结构内部声压级与墙壁厚度、楼板-墙壁连接面上刚度之间的定量关系,并以腔体内部平均声压级为优化指标给出了优化策略。本文所提出方法和分析结果可为建筑结构声振特性的分析和设计提供参考。     

液固纵向耦合系统的受迫响应

建立了柱形贮箱中液体与弹性体纵向耦合振动的一类动力学模型，并运用Ｂｅｒｎｏｕｌｉ积分及Ｄ′Ａｌｅｍｂｅｒｔ原理导出了相应的动力学方程。发现在小幅晃动情况下，航天器的振动将构成对液体的有滞后相角的参数激励，这一滞后相角是弹性体阻尼及外激励的函数。对该动力学方程运用多尺度方法，得到液体各阶模态晃动的摄动解，从而得出固液系统纵向耦合特征的若干规律性认识     

一种用子结构求解特征灵敏度的新方法

提出了一种利用子结构在p=p0处的固定界面主模态和约束模态作为Ritz基综合出非亏损对称系统的特征灵敏度的方法.与其它子结构灵敏度综合方法相比,该方法不需要对子结构的约束模态以及固定界面主模态作一阶或二阶灵敏度分析,只要有子结构的约束模态和固定界面主模态就可以得到整体结构的灵敏度.算例表明了该方法的有效性.