机床大件结构温度场和热变形的有限元法计算

本文首先介绍了机床大件结构温度场和热变形计算的特点和思路,接着列出了矩形板、三角形板单元和梁单元的温度刚阵以及与温度有关的右端列向量,最后列举了一些计算结果。本文的特点是将机床大件温度场作为三维问题处理,考虑了构件与周围介质的热交换,因此获得较精确的计算结果。     

梯形桁梁桥挠曲扭转振动分析的一种有限元法

本文将梯形桁梁桥的斜桥门架节间作为动态子结构,计算组成其非满秩的模态矩阵[Φ],然后通过线性变换得到该子结构相应于模态坐标的刚度阵和质量阵;对于中间桁梁段则用桁梁梁段单元进行处理。最后,通过斜桥门架子结构与相邻桁梁梁段单元相接界面上的几何关系,将斜桥门架动态子结构与桁梁梁段单元相结合,即得到梯形桁梁桥挠曲扭转振动分析的子结构与梁段单元相结合的有限元方法。文中给出了算例,并将结果与SAP5的结果进行了比较。结果表明,该方法具有很好的精度。     

机床主轴稳态温度场有限元法计算与分析

本文从工程设计的角度,将有限元法引入机床主轴轴向热传导的计算。文中结合机床主轴结构,通过三种类型计算实例的分析,对有限单元的划分,单元计算模式的建立、边界条件的处理、总刚矩阵元素的合成,进行了详细的介绍。使用该法所得的计算数据,精度与理论值的误差仅为0.03～0.3°C。     

机床主轴动力优化的逆摄动法

用逆摄动法进行机床主轴的动力优化设计,为使设计变量如截面面积、长度与频率、位移幅值的复杂隐函数转化为简单显式关系,进行了有限元单元阵的分解变换组装,将作为设计变量的摄动参数撮在分解后的作为常数的刚度阵、质量阵之外,从而减少了重组刚度阵与质量阵的重分析。文中给出了摄动参数的几种取值方法。     

采用压缩感知的阵列失效单元诊断方法

针对现有阵列单元故障诊断方法随阵元数目增多而存在的采样数量大、诊断时间长、计算复杂度高等缺陷,提出了一种采用压缩感知理论的故障诊断方法．该方法基于故障单元数目固有的稀疏性,利用完好阵列和实际阵列激励的差值构造稀疏信号．根据目标方位信息设计测量矩阵的网格划分准则,并通过测量矩阵以随机欠采样方式获取少量测量数据．结合平行坐标下降算法对该稀疏信号进行精确重构,从而实现故障单元的准确诊断．理论分析和仿真实验表明,文中提出的方法不仅明显减少了采样数量,有效缩短了诊断时间,大幅降低了计算复杂度,而且进一步提高了故障信息的重构精度．     

矩阵符号函数法求解ARE的N阶收敛迭代格式

本文介绍了使用矩阵符号函数方法求解代数黎卡提方程(ARE)的原理及矩阵符号函数求取的各种加速方案。文中提出了一个基于N阶收敛的通用迭代格式来求取矩阵符号函数并给出证明。作者将ARE求解算法以FORTRAN及BASIC写成面向用户的调用程序模块,并对某二级倒立摆的最优反馈阵进行了计算,效果良好。     

机床主轴部件有限元计算若干问题的研究

介绍了一种新的单元刚度矩阵,讨论了主轴上零件质量的处理方法,以及频率响应、动柔度和阻尼比的计算方法,所有这些都在机床主轴部件有限元计算中得到了成功的应用。     

三阶钢筋混凝土梁柱单元

本文在二阶梁主单元几何非线性分析公式的基础上，推导建立了三阶梁柱单元几何非线性和材料非线性有限单元分析公式，所得到的考虑大位移影响的三阶是小位移刚度矩阵，二阶和其它几个矩阵的简单叠加，文中分析了二阶与三阶单元刚度矩阵结果的差别，并把理论分析计算结果与实验结果进行比较，两者吻合很好。     

轴对称地下结构物与土之间界面单元的有限元分析

本文从轴对称的地下结构物与土共同作用的物理模型出发,基于Goodman节理单元应力、应变线性分布的力学模型,推导出轴对称问题中界面单元的应变矩阵,单元应力矩阵,单元刚度矩阵及单元等效结点力转换矩阵。并举实例证明应用该方法计算结果与实测值较符合。     

梁杆结构稳定性分析中的传递矩阵模型缩减法

为了准确地分析梁杆结构的稳定性问题并降低系统刚度阵的阶数,提出了基于传递矩阵法和精确有限元的模型缩减法.将具有弹性支撑的非共线链式分支子结构当作一个超单元,结合梁单元精确刚度阵,使用传递矩阵法联系两端载荷和位移关系,得到该超单元在整体坐标系下的刚度阵,且该刚度阵为与普通梁单元同阶的对称方阵,可直接组装到系统刚度阵中.求解该缩减后系统刚度阵的行列式可得到结构的欧拉临界力.由于子结构的内部自由度不出现在系统刚度阵中,在保证计算精度的同时极大降低了系统刚度阵的阶数.典型算例的稳定性分析验证了方法的正确性和有效性.     

空间任意杆系抗震计算程序

空间框架的计算,过去一般简化为平面框架进行分析,这样不能充分考虑实际结构的空间作用,往往导致设计不够经济合理,因而有必要研究空间框架的精确计算.为了能正确计算空间影响较强的任意杆系的地震力,本程序采用了考虑剪切变形影响的单元刚度矩阵和带刚性域的单元刚度矩阵的转换,从而较正确地反映了空间任意杆系的刚度阵.本程序为了节省内存,总刚度阵采用变带宽一维存储,总质量阵采用了“质量约化”导概念.编制了动力子结构子程序,可以将结构物分成两个部份进行计算,从而达到小机器算大题目的目的.本程序除根据“工业与民用建筑抗震设计规范”中确定地震荷载及内力的一般方法来计算结构物的地震荷载及其产生的组合内外力,还附有直接输入地震波的弹性直接动力法计算结构的地震力.     

一种矩阵求逆方法

给出一种有利于机助求解大型逆矩阵的方法——按位替换求逆法．此方法采用矩阵三角分解原理,将矩阵表达为分解上、下三角阵的乘积,利用上、下三角阵的求逆结果求得原矩阵的逆阵．矩阵求逆分三步进行：第一步求约化系数,第二步求上、下三角阵的逆阵,第三步求原矩阵的逆阵．每一步计算均采用按位替换求解法,即将矩阵中不同位置的元素表达为相应位置的位置函数值,每一步计算是用新的位置函数值替换相应位置的原有位置函数值,最终将原矩阵中各位置的元素替换为其逆矩阵中相应位置的元素．求逆公式简单,利于编程,节省所需内存空间。     

一种基于Hadamard变换的相关辨识新方法

提出了一种新的基于Ｈａｄａｍａｒｄ变换的相关辨识方法。该方法用Ｍ序列作为辨识信号，用Ｍ矩阵与Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵的相似关系，并通过Ｈａｄａｍａｒｄ变换计算系统的单位冲激响应。根据Ｇａｌｏｉｓ域理论，得到求相似变换阵的算法。文中还给出了部分仿真结果。     

数控车床主轴单元动特性分析

在对某型数控车床进行切削动态试验的基础上，建立了机床主轴组件的有限元动力学模型，并对主轴单元的动特性进行了计算和分析，提出了改进意见。文中有限元计算结果与试验数据的误差小于5％。     

有粘结预应力混凝土简支梁动力有限元程序设计

本文对有粘结预应力混凝土简支梁进行动力有限元程序设计。用平面四边形等参单元模拟混凝土单元,将钢筋分布到混凝土单元中;混凝土和钢筋均采用线弹性本构关系;力筋预应力对梁刚度和频率的影响,参考有关文献方法来修正刚度矩阵;特征值问题的解法,考虑标准特征值和广义特征值问题的各种算法,并考虑集中质量矩阵和一致质量矩阵对计算结果的影响,采用广义雅克比法和子空间迭代法解广义特征值问题。最后,针对试验,运用所编程序进行分析计算,将计算结果与试验结果进行对比,本文所编程序在简支梁动力有限元分析中的固有模态计算问题上具有相对较高的精度。     

波导行波车单元电导的计算

用传输线理论计算分析了串馈行线阵中每个辐射单元的反射对天线阵口径幅度和相位的影响,提出严格计算线阵各辐射单元电导的迭代方法,对这种方法中考虑了损耗和反射因素。对考虑反射与否两种情况下的天线方向图进行了比较。结果表明,当线阵较大时,因反射引起的幅度和相位误差对天线方向衅的影响较小,常规的计算方法即可满足要求;而当线阵较小时,这种影响明显。为实现所需的线阵口面分布,需要用迭代方法对辐射单元电导进行精确计算。     

一种新的复数形式转子动力学方程

通过选取新的单元轴边界坐标,本文推导了一般转子——轴承系统新的复数形式运动微分方程。这个方程考虑了转动惯量、回转效应、轴向载荷、内粘性和滞后阻尼、剪切变形以及轴承的非对称性和阻尼。在此方程中,各单元阵均是4×4阶实对称阵,系统方程的质量阵是实正定阵。本文在转子模型的算例中分别用本文的方程和Nelson方程[3]计算了系统复特征值、稳态不平衡响应、临界转速,在得出同样结果的前提下,比较了用两种方法所耗的机时和内存。理论探讨和数值计算表明,本文方程在进行各种动力计算时不仅使用较为方便,而且明显节省机时和内存。     

起重机箱形伸缩臂稳定性分析的精确理论解

运用二阶理论建立的梁－柱平衡方法导出平面梁单元刚度矩阵;在小变形条件下,该刚度阵精确地包含了梁单元的线性刚度阵和肉体刚度阵。由结构刚度矩阵行列式值为零的失稳条件导出结构失稳特征方程,从而精确地确定系统临界力值。本文以起重机箱形伸缩吊臂为例,对多节变截面阶梯柱的稳定性进行分析,给出任意阶起重机箱形伸缩壁临界力求解的精确递推公式。     

波导行波阵单元电导的计算

用传输线理论计算分析了串馈行波天线阵中每个辐射单元的反射对天线阵口径幅度和相位的影响,提出严格计算线阵各辐射单元电导的迭代方法,在这种方法中考虑了损耗和反射因素．对考虑反射与否两种情况下的天线方向图进行了比较．结果表明,当线阵较大时,因反射引起的幅度和相位误差对天线方向图的影响较小,常规的计算方法即可满足要求;而当线阵较小时,这种影响明显．为实现所需的线阵口面分布,需要用迭代方法对辐射单元电导进行精确计算．     

应用模态综合法研究机械结构的动特性

文中叙述了自由界面模态综合法的原理。通过机床部件静力实验和动态测试,获得部件的附着模态和保留模态矩阵,从而得到剩余模态矩阵。利用部件对接界面弹性耦合力、阻尼耦合力平衡的边界条件完成模态综合计算。文中给出了立式钻床的模态综合实例。