求解复杂结构系统动态响应的一种方法

提出求解复杂结构系统动响应的一种计算方法。推导了子结构动响应的计算公式，利用静凝聚技术将每个子结构的内部坐标凝聚到界面坐标上，根据界面协调条件，求出界面的物理量，然后回代到各个子结构计算其内部的动响应。通过这样的方法进行综合分析，便于解复杂结构系统的动响应问题。最后给出算例。     

基于非线性动响应的夹持松动特性研究

根据夹持结构存在的局部非线性特点,研究基于非线性动响应的夹持松动识别方法。利用悬臂梁结构在夹持边界条件下自由振动的非线性动响应理论解,将结构非线性响应的二次谐波振幅与基频振幅响应的比例系数r作为松动判别特征量,研究夹持结构的松动特性规律。以夹持悬臂梁结构为研究对象,建立接触有限元模型来计算夹持结构的非线性动响应;同时开展了试验研究,通过不同夹持力下结构振动响应特性来验证该方法的有效性。仿真和试验结果表明,随着夹持力的增加,结构非线性动响应信号的二次谐波振幅呈下降趋势,振幅比值r呈幂指数下降。二次谐波振幅与基频振幅的比值r可以作为表征结构松动状态的判据。     

结构动态响应的求解方法分析

在结构的动态响应分析中,由于离散结构的自由度很多,各种矩阵的阶教一般都非常高,使得求解需要花费很长时间.为了尽量缩短计算时间,提高计算精度,选择合适的算法显得尤为重要.介绍了直接积分法、模态叠加法、缩聚法和基于简谐激励求解结构动响应的基本原理和特点,并通过分析比较一悬臂梁的动态响应计算结果,总结出这几种方法求解结构动响应的优缺点,从而为求解结构动响应提参考.     

曲线梁桥近断层地震响应分析

由于近断层地震动的脉冲特性,结构在近断层地震下的动力响应与远场地震动下的情况存在较大不同。首先,选取了近断层脉冲地震动、近断层非脉冲地震动及远场地震动3类地震动记录,采用方差分析方法研究了3类地震动特征参数的差异;其次,以一典型的两跨曲线梁桥为工程案例,建立了多尺度有限元模型,对桥梁在3类不同地震动下的非线性时程响应分析进行了数值模拟,从主梁响应、桥墩响应和支座响应等方面进行分析比较;最后,研究了近断层地震动对于曲线梁桥地震响应的影响以及地震动强度指标与曲线梁桥最大响应的相关性。研究结果表明:3类地震动的峰值地面位移和峰值速度与峰值加速度的比值具有明显的差异;曲线梁桥在具有速度脉冲特性的近断层地震动作用下地震响应剧烈,易引起主梁落梁、墩柱及支座破坏;地震动强度指标峰值地面速度(peak ground velocity,简称PGV)/峰值地面位移(peak ground displacement,简称PGD)与位移最大响应的相关性最好,位移型地震动强度指标PGD和均方根位移drms与弯矩最大响应的相关性最好。     

正交面齿轮功率分流传动系统非线性动力学研究

建立了含面齿轮的功率分流传动系统的弯-扭耦合非线性动力学模型,模型计入了时变啮合刚度、啮合相位、啮合误差和齿侧间隙。基于数值求解,分析了不同转速下的动载系数,以及动响应的相图、Poincare图和FFT图,结果表明系统两分支上的动载荷水平不同,且在不同转速下系统呈现拟周期响应或混沌响应;分析了不同齿侧间隙下系统的动载系数和动响应的相图,结果表明当齿侧间隙大于某临界值后,系统的动力学特性不再随齿侧间隙的增大而改变。     

螺旋锥齿轮动态响应的分析

运用三维有限元方法分析了某航空发动机齿轮传动系统中螺旋锥齿轮的固有特性和动态响应。同时介绍了运用四质量模型确定齿轮啮合动载荷的方法来研究齿轮的动态响应，结果表明；在齿轮正常工作转速范围内、存在１～３节径型振动，本文就一节径型位移响应进行具体计算，且讨论了动载荷对响应的影响。     

直线电机式悬架作动器性能分析及参数优化

针对现有悬架作动器输出力小、效率较低、响应速度慢等不足,设计出了一种精度高、输出力大、响应迅速的直线电机式悬架作动器。利用有限元软件Ansoft分析了悬架作动器的电磁场分布情况;结合该有限元模型制作了悬架作动器样机,并对其进行了力学特性试验,验证了模型的正确性;同时,研究了齿槽开口系数大小对作动器性能的影响,获得了作动器输入电压、运行速度、最大拉伸长度与电磁力之间的关系曲线,分析了输入激励对作动器响应特性的影响规律。结果表明:作动器齿槽开口系数应控制在0.25~0.75之间;电磁力随着输入电压的升高而增大,随着运行速度的增加而减小,最大拉伸长度不宜超过35 cm,输入电压的增加会降低作动器响应速度。     

音圈电机超调控制研究

针对音圈电机作动器阶跃响应超调的问题,提出了一种简单有效的抑制控制技术。通过两次阶跃输入相互抑制规划,有效地抑制了作动器的超调问题,并分析了响应误差和两次阶跃输入信号间的关系。通过仿真和实验验证了驱动控制的有效性。     

车辆主动悬架用电机作动器的研制

针对现有车用液力式主动悬架作动器普遍存在的响应慢、能耗大、蓄能效率低和结构复杂等不足,提出采用滚珠螺旋传动式无刷电机作动器的电机蓄能式主动悬架,并对该主动悬架的结构原理和电机作动器的创新设计方案。并以某中级轿车半独立后悬架作为试验对象,对电动机作动器的弹性元件、滚珠丝杠和无刷电动机等重要部件进行结构设计以及对输出特性进行分析推导。试制出电机作动器的功能样机,并对电气特性和被动响应特性进行测试分析,初步验证了该电机作动器的可行性和有效性,同时还阐述在有待进一步改进的设计缺陷,以及尚须进一步测试的主动控制响应和电磁蓄能特性等性能指标。     

求解静电驱动微梁变形的数值与解析方法

给出了一种静电力作用下微悬臂梁控制方程的数值求解方法,提出了求解该模型的近似解析式和修正解析式,并采用模态叠加法计算微梁的动响应。结果表明,修正解析式、数值算法和动响应方法计算的微梁变形结果是一致的。同时也揭示了微梁振动响应周期与驱动电压成正比、动态临界电压低于静态临界电压等相关特性。     

结构动力响应可靠性优化设计中的灵敏度分析

利用“拟载荷“方法求解出了结构动力响应的灵敏度公式 ,进而又推导出了可靠性指标的灵敏度公式 ,从而得出了动应力可靠性约束和动位移可靠性约束的灵敏度公式。最后的数值算例表明文中导出的动力响应可靠度灵敏度公式是正确可行的     

Approximate-model Based Estimation Method for Dynamic Response of Forging Processes

Many high-quality forging productions require the large-sized hydraulic press machine (HPM) to have a desirable dynamic response. Since the forging process is complex under the low velocity, its respon...     

Power flow response based dynamic topology optimization of bi-material plate Structures

Work on dynamic topology optimization of engineering structures for vibration suppression has mainly addressed the maximization of eigenfrequencies and gaps between consecutive eigenfrequencies of free vibration, minimization of the dynamic compliance subject to forced vibration, and minimization of the structural frequency response. A dynamic topology optimization method of bi-material plate structures is presented based on power flow analysis. Topology optimization problems formulated directly with the design objective of minimizing the power flow response are dealt with. In comparison to the displacement or velocity response, the power flow response takes not only the amplitude of force and velocity into account, but also the phase relationship of the two vector quantities. The complex expression of power flow response is derived based on time-harmonic external mechanical loading and Rayleigh damping. The mathematical formulation of topology optimization is established based on power flow response and bi-material solid isotropic material with penalization(SIMP) model. Computational optimization procedure is developed by using adjoint design sensitivity analysis and the method of moving asymptotes(MMA). Several numerical examples are presented for bi-material plate structures with different loading frequencies, which verify the feasibility and effectiveness of this method. Additionally, optimum results between topological design of minimum power flow response and minimum dynamic compliance are compared, showing that the present method has strong adaptability for structural dynamic topology optimization problems. The proposed research provides a more accurate and effective approach for dynamic topology optimization of vibrating structures.     

弹性体基础变形下的岸桥车梁耦合振动

为了研究弹性体基础变形下的岸桥高速小车轮轨耦合振动的问题,岸桥面对大型集装箱船进行装卸作业,其结构高耸庞大,前大梁横跨于集装箱船上方,具有的大跨度梁结构特点,起重小车在岸桥大梁的弹性体轨道高速往复运行,小车车轮与岸桥的大梁轨道发生轮轨接触,从而使得小车结构与岸桥结构产生耦合振动。根据小车-岸桥轨道耦合的动力学理论,建立岸桥的小车-大梁轨道的数学模型,选择合适的数值积分方法进行模拟计算,从而获得了小车振动以及客观存在的大梁轨道变形对小车轮轨之间的影响。在试验研究基础上对仿真研究的成果进行验证,包括岸桥在装卸工作过程中的结构应变、加速度和变形等数据,将实验采集到的数据与数值模拟计算得到的数据进行对比验证,分析得到岸桥高速耦合振动的规律,给出提高小车速度的措施。本研究以岸桥大跨度弹性体悬臂梁为基础,建立了大跨度弹性基础梁的车梁耦合动力学模型,找出小车与轨道系统垂向动力参数,得到各参数对轮轨动力作用的影响规律。     

Simulating the dynamic reaction of manipulator supports

The static and dynamic components of the response of manipulator supports are considered. The dynamic component is investigated as a function of the angular velocity, load, and clamp inclination. Corrections to the tipping torque for the dynamic response are calculated.     

变幅加载下基于动态响应特性的点焊接头疲劳寿命预测

以汽车车身材料镀锌低碳钢BJXH50为母材的点焊接头为研究对象,在测量变幅疲劳过程中的点焊试件的动态响应特性的基础上,对单点点焊接头的疲劳损伤及寿命预测问题进行研究.在恒幅和变幅加载下对点焊试件进行疲劳试验,并结合动态响应测量,提取点焊试件在疲劳过程中的固有频率变化数据.在常幅和变幅加载下分别对单点点焊接头疲劳过程中固有频率的变化特征进行分析,定义频率幅度变化率,并利用频率幅度变化率的大小来表示载荷水平引起的损伤程度,提出以频率幅度变化率和当前循环数来表示载荷水平的作用效果.基于频率幅度变化率和当前寿命循环数,建立变幅加载下单点点焊接头疲劳寿命预测模型,该预测模型可有效避免了载荷谱分析和损伤计算过程中产生的误差,取得很好的效果.     

齿轮箱系统动力响应分析及其噪声预测

齿轮箱系统的动力学特性对齿轮箱的工作性能、寿命、振动和噪声有着决定性的作用。为了更好地了解和掌握系统的动力学特性,首先采用ADAMS软件提取了齿轮副间的动态啮合力作为齿轮箱动力响应的激振源;再利用ANSYS Workbench软件对齿轮箱系统进行了谐响应分析,得到了动力响应曲线;最后对所得的动力响应曲线进行了1/3倍频处理以得到齿轮箱系统的噪声预估。仿真结果表明,采用该方法可获得较为理想的动力响应特性,可为齿轮箱设计改造、减小振动噪声提供参考依据。     

高压螺纹插装阀结构参数对稳定性及动态响应的影响

为了研究工程机械用高压螺纹插装式溢流阀稳定性及动态响应性,针对高压螺纹插装式溢流阀结构特点,通过Routh判据给出了先导阀在任意工作点能够保持稳定的条件,分析出导阀稳定性影响因素。利用MATLAB/Simulink建立溢流阀状态空间方程仿真模型,以获得高响应、小超调为目标,对影响高压螺纹插装阀动态响应的多因素组合进行分析。针对多因素制定了12因素3水平正交试验表,并对12种结构分别利用状态空间方程进行计算仿真,得到影响溢流阀动态响应因素的主次顺序,为溢流阀的动态响应优化设计提供参考。     

杆式风洞应变天平动态实验、建模与补偿

杆式应变天平是一种6维力传感器,在风洞实验中测量飞行器模型所受的各个方向的力和力矩.但是,其动态响应的超调量大,调节时间长,即动态性能差,无法满足动态测试的要求.为此,设计了应变天平动态标定装置,进行动态标定实验;基于实验数据建立应变天平的动态数学模型,给出性能指标;研制基于DSP的动态校正系统,实现对应变天平6路输出信号的动态补偿,以加快应变天平的动态响应.所建的模型和所研制的系统得到实验结果的验证.     

高速压力机机身的动态响应分析研究

介绍了高速压力机动态响应的分析方法,对冲裁载荷作了载荷谱的计算,利用ANSYS软件对高速压力机机身进行动态响应分析,并得到动态响应的结果.有关技术与处理方法可供类似结构的分析参考.