不同老化状态粘弹夹层结构的模态分析

Viscoelastic sandwich structure is widely used in sealing, vibration damping and noise reduction of mechanical equipment. However, viscoelastic material may appear aging phenomena in the process of long time storage, transportation and usage. The aging of viscoelastic material will result in the service performance degradation of viscoelastic sandwich structure, thus affect the performance and safe for use of whole mechanical equipment. Therefore, it is greatly required of the engineering practice to research the aging state recognition method of viscoelastic sandwich structure. In this paper, the experimental device of typical viscoelastic sandwich structure is designed. The hot oxygen accelerated aging experiment of viscoelastic material is accomplished, and the specimens with different aging degrees are obtained. The mechanical property test of viscoelastic material is implemented, and the performance indexes under different aging degrees are obtained. By the 3D modeling-importing-preprocessing method, the finite element model of viscoelastic sandwich structure is established. By importing the different parameters of viscoelastic material, the purpose of equivalent models with different aging states is reached. The finite element analysis of viscoelastic sandwich structure under different aging states is carried out, and the corresponding relations between aging state changes and natural frequency changes are built. Through impulse excitation experiment, the effectiveness of finite element model is verified. The research results show that the established finite element model of viscoelastic sandwich structure can reflect the structural aging state characteristics and its change, and can provide theoretical foundation and prior knowledge for the structural aging recognition.     

基于复合耗能假设的黏弹夹芯梁振动的有限元分析

建立了一种新的有限元模型用于研究黏弹夹芯梁的振动和阻尼特性。该模型同时考虑了黏弹性层的剪切和压缩阻尼。建模时将约束层和基梁层视作欧拉-伯努利(Euler-Bernoulli)梁,假定中间黏弹性层同时承受纵向剪切和横向压缩变形以耗散振动能量。应用该模型研究了不同边界条件和几何参数的黏弹夹芯梁结构的振动和阻尼特性。通过与精确解析法及其它常用数值法的对比,结果证明该模型具有良好的精度和适用性,在对夹芯梁结构固有频率和损耗因子的预测中,其精度要高于常规的几种数值模型。最后通过实验结果进一步地验证了该有限元模型的正确性。     

基于模态分析的特定结构状态监测方法

模态分析技术已经广泛应用于工业生产和研究领域,系统参数识别与故障诊断已经成为重要的技术.在国际军控核查活动中,对特定结构状态的核查监测是非常重要的技术环节.特别是对重要的设施或结构,在封存控制期间是否发生未经许可的启用或拆卸转移,需要作出快速监测.提出了基于模态试验和分析的监测方法,并针对特定结构进行了原理试验,获得了比较理想的试验数据.试验结果表明,利用模态分析方法可以实现特定结构状态的监测,与其它方法相比,设备简单,重复性好,入侵性小,是值得推荐的未来军控核查手段.     

Biot本构模型黏弹夹芯梁振动特性分析及其实验研究

黏弹夹芯结构广泛用于薄壁构件的振动和噪声抑制,对其动力学行为的研究一直广受重视。以黏弹夹芯梁为研究对象,提出了一种建立其有限元动力学模型的方法。建模时弹性表面层按欧拉梁处理,中间黏弹性层不可压缩,认为阻尼来只自其纵向剪切变形。Biot本构模型用来描述黏弹性材料参数的频率依赖性动力学行为,通过耗散坐标将其引入到黏弹夹芯梁的有限元方程中。最后对黏弹夹芯梁结构的振动和阻尼特性进行了数值分析及实验研究。结果表明所提出的夹芯梁有限元建模方法是正确、简单和有效的,对工程实际应用具有一定的参考价值。     

层合板结构声辐射模态传感器分析与测量

利用压电高分子材料聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)设计一种阵列式传感器来测量复合材料层合板结构的声辐射模态幅值。以声辐射模态传感器设计理论作为基础,进一步分析了声辐射模态传感器的测量精度影响因素,即粘贴位置和粘贴方向等。利用了声辐射模态传感器对层合板结构的固有频率、声辐射模态幅值以及声功率的进行测试分析。并对实验数据与理论仿真结果进行了分析。     

不同激励方式火炮结构试验模态分析研究

本文分别采用力锤激励、发动机激励和射击载荷激励的3种激励方法对某自行火炮进行了试验模态分析,分别得到了火炮低阶固有频率和振型.尽管激励方式不同,激励能量相差较大,但是固有频率和振型的结果几乎一样,即固有频率不随激励方式的不同而变化.试验得到的俯仰振动固有频率偏差只有0.13Hz,其相对误差只有3.6%.试验结果表明,尽管力锤激励的能量较小,火炮结构存在非线性因素,但是力锤激励法试验结果能反映射击工况下火炮的固有特性,实际火炮结构满足试验模态分析的线性假设.     

双稳态复合材料层合结构的黏弹性模型

为探明双稳态复合材料层合结构在复杂环境条件下的应用,对双稳态复合材料层合结构的黏弹性行为进行了研究。首先,将纤维简化为弹性材料,考虑基底材料的黏弹性行为。然后,根据纤维和基底的材料属性,通过理论分析得到了双稳态复合材料层合结构的黏弹性材料属性;根据经典层合板理论、最小应变能原理和Maxwell黏弹性模型建立了双稳态复合材料层合结构的黏弹性模型,通过理论分析得到其第二稳态主曲率与扭曲率随加载时间和温度的变化关系。同时,利用有限元软件ABAQUS及其子程序UMAT建立了相应的有限元模型,研究了加载时间和温度对层合结构第二稳态性能的影响。理论与模拟结果均表明:层合结构第二稳态主曲率随加载时间的延长和温度的升高而增大;扭曲率随加载时间的延长而减小,一般情况下随温度的升高而增大,但在加载时间较长且温度较高时,可能会出现扭曲率随温度升高而减小的情况。理论计算结果与有限元模拟结果的比较显示两者吻合较好,可以通过有限元模拟对双稳态复合材料层合结构的黏弹性行为进行研究。      

考虑结合面影响不同螺栓松动状态的机匣模态分析

以航空发动机机匣为研究对象,在接触问题有限元分析的基础上,研究结合面非线性特性对机匣动态性能的影响,分析不同松动状态下机匣模态变化规律。首先进行考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明结合面非线性特征对机匣各阶固有频率有重要影响;然后采用单变量法研究不同松紧程度对机匣振动特性的影响,发现各阶固有频率随螺栓的预紧力矩增大而增大,趋向刚性时固有频率,且对于螺栓连接处模态振型变化大的阶次,其固有频率变化尤为显著。最后,研究松动螺栓数量和分布位置对机匣振动特性的影响,松动螺栓增多会导致各阶固有频率略微下降,随着松动螺栓分布的集中,机匣固有频率呈下降趋势,松动螺栓位置分布主要是通过改变各螺栓在结合面上的应力区域之间的重叠区域大小来影响机匣振动特性。     

结构振动状态空间实现的平衡模态削减

模态削减理论是现代自动控制理论的一个研究方向。本文应用平衡模态削减理论对结构振动状态空间实现的阶数进行削减，削减后的低阶振动系统输出的频率响应与原系统输出的频率响应相差很小，这一技术可以在ＡＭＤ结构主动控制系统中应用，也可以对控制器进行阶数削减。     

渡槽结构模态分析

本文通过一个计算实例对渡槽的动力特性进行了分析,结果表明空槽与有水状况时,槽身自振频率有区别,尤其对结构安全影响较大的低阶频率相差较大,表明槽身与水体的横向动力相互作用对渡槽结构的自振频率有影响,由实例分析结果,得出了该型式渡槽的主要振动形式及其振动频率,揭示了此类大型渡槽的动力特性,所得结果可为该新型渡槽的抗震设计及其防护提供依据     

考虑频变阻尼的黏弹性阻尼层板结构模态分析方法

结构动力中的模态分析可归结为数学上矩阵特征值问题的求解。研究了一种求解有限元非线性特征值问题的数值方法,即RSRR,该方法通过对系统矩阵逆矩阵的采样,构造可靠的特征空间用于非线性特征值问题的求解,比现有基于围道积分的非线性特征值解法稳定性更好、精度更高。采用基于Layerwise离散层理论的Layerwise板单元建立黏弹性阻尼结构有限元模型比混合单元建模方法简单方便,结合Layerwise板单元建模方法,将RSRR拓展应用于黏弹性阻尼结构的模态分析,算例结果表明RSRR求解精度高、稳定性好,是黏弹性阻尼结构模态分析的有效数值方法。     

黏弹性Pasternak地基梁振动的复模态分析

运用复模态分析研究了有限长黏弹性Pasternak地基梁的振动特性,将梁的振动方程写成状态方程,利用复模态的正交性解耦为常微分方程组,得出复频率和复模态及任意初始条件下外激励的响应。通过两个具体算例对比,分析了简支边界条件下的Pasternak地基梁的固有频率和模态函数的特征,并通过文中给出的复模态函数,计算了两种典型外激励作用下的动力响应。     

大型机器结构工作状态下的模态参数提取

在比较工作模态分析和实验模态分析的联系和区别的基础上,本文使用工作状态模态分析的两种技术频域分解技术(Frequency Domain Decomposition technique,FDD)和随机子空间辨识技术(Stochastic SubspaceIdentification technique,SSI),对太原刚玉集团生产的WJ58D.0B型单柱堆垛机工作状态下的108个测点进行测试和分析,在0～50Hz的频段内,提取了该堆垛机结构的固有频率、阻尼和模态振型,用以上两种技术给出的分析结果之间显示出较好的一致性.     

单层网壳结构风振响应的模态耦合效应分析

基于网壳结栖频谱分布密集、空间相关性强的自身特性，其风致动力响应不仅要考虑多阶模态的贡献，通常还要考虑模态耦合效应。因此，对网壳结构风振响应的模态耦合效应进行研究很有必要。根据模态广义位移协方差矩阵的特性，对Kiewitt6—6型单层球面网壳和三向网格单层柱面网壳结构的模态耦合效应进行了系统的参数分析，在此基础上，给出了网壳结构风振响应的模态耦合效应程度判据。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析-基于导纳测量的模态分析技术,利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1,或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息,该估计值与输入载荷无关,且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。在输入力未知或不可测量的情况下,必     

结构分析的非线性模态综合法

本文导出了一种适用于具有分块线性的复杂结构的非线性振动问题的非线性模态综合法。该法以连接各块的非线性元件的变形量为广义坐标,应用各分块构成的线性子系统的模态特性和非线性连接元件的本构关系建立了积分型的综合方程组。为了提高综合精度,方程组中考虑了各子系统的由高阶模态影响所形成的剩余柔度矩阵。由于以连接元件的变形量为广义坐标,使方程的数目与元件数目相同,从而缩小了解题的规模,提高了效率。文中给出了几个典型的应用算例,证明了本文理论的正确性。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析-基于导纳测量的模态分析技术，利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1，或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息，该估计值与输入载简无关，且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。     

基于视频测量的运行状态模态分析

视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程,采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪,具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于摄像机成像模型,采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息,每个测点等效于一个三轴"微位移传感器",对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集。对摄像机成像系统进行校准,依照结构形状特性分布测点,由结构静止时各测点的空间位置构建出测试结构的几何模型,进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据,采用运行状态模态分析方法,识别出被测结构的固有模态参数。基于视频测量实现了测试结构几何建模和信号采集,并与模态分析软件紧密结合,形成了完整的视频采集与分析系统,具备良好的空间域展现能力,特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶等结构为对象进行实验研究,验证了该技术和方法的有效性。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析一基于导纳测量的模态分析技术，利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1，或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息，该估计值与输人载荷无关，且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。     

密集模态结构模态跃迁分析的简化摄动法

大跨空间结构的模态具有密集、低频的特性。结构在风作用下会产生非常复杂的动力学现象,模态跃迁就是其中的一种。以往对该类结构模态跃迁特性的研究几乎为一片空白。矩阵摄动分析法是研究变参数结构模态特性的重要方法,在已有矩阵摄动法基础上,该文提出分析密集低频结构模态跃迁现象的简化摄动法。阐述模态跃迁的机理,并加以证明。算例结果表明:简化摄动法用于密集低频结构模态跃迁的分析是有效、可行的,且简化了移位密集特征值摄动法的计算过程。