某无人直升机机身框架动力学计算与试验研究

建立某无人直升机机身框架的动力学有限元模型,计算得到前六阶固有频率和振型,与模态试验结果相比较,误差小于3 %,验证了有限元模型的正确性,表明该有限元模型能准确地反映该无人直升机框架的结构动力学特性。有限元计算的机身框架固有频率值避开了旋翼、尾桨、发动机主通过频率值,满足动力学设计要求。这种有限元计算、试验验证以及模型修改相结合的动力学分析方法,能保证框架固有特性计算的精确,也为无人直升机其它结构的动力学建模提供借鉴。     

基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正

依托重庆新红岩隧道工程,选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验,采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型;探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性;据OMA试验模态参数,基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析,选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明,二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25 Hz;较用各向同性模型而言,砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近,振型相关性更好;修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小,结构模型动力特性更符合实际,正交各向异性材料模型修正最准确。     

基于灵敏度及层次分析法的键合头多目标结构优化

为满足保证键合头动态特性、避免共振条件下达到结构轻量化设计要求,提出基于灵敏度计算参数优选及基于层次分析法最优解提取相结合的多目标优化设计方法。通过有限元仿真计算与模态实验结合研究键合头动态特性验证有限元模型精度。针对拾取臂部件设计参数进行灵敏度分析并提取优化设计变量。用多目标遗传优化算法对拾取臂以一阶固有频率、结构质量为目标优化计算,用层次分析法优选出最佳优化方案。结果表明,优化后拾取臂一阶固有频率提高27.1%,结构质量减轻8.9%,且键合头已避开共振频段达到设计要求。该研究方法具有较高的精度及应用价值。     

船体结构刚度对桅杆振动特性的影响及控制

采用Euler-Bellouli梁理论推导出桅下船体结构旋转刚度和桅杆首阶固有频率参数之间的关系．用桅下船体结构的旋转刚度ka和桅杆参数EI/l的比值判断桅下船体结构的旋转刚度对首阶固有频率的影响，对一个安装在不同旋转刚度基础上的桅杆实例进行了有限元计算，找出了桅下船体结构旋转刚度的合理设计范围。有限元软件仿真计算结果表明，合理地选择ka值可使桅杆首阶振动频率得到主动控制。     

大跨度高空钢结构连廊的有限元模型修正

使用基于灵敏度分析和贝叶斯估计的有限元模型修正方法对复杂连体高层建筑群杭州市民中心的高空钢结构连廊进行了有限元模型修正.通过频率误差和模态置信因子计算,比较分析了修正前连廊数值模型的模态参数和基于环境激励下实测得到的连廊模态参数,以确定数值模型动力特性与实际结构动力特性的差异.通过模态参数对连廊构件物理参数的敏感度分析构造灵敏度矩阵,并在此基础上筛选出对结构模态参数影响程度大的参数.基于贝叶斯估计法构造参数加权矩阵和响应加权矩阵,根据待修正参数初始设计值的置信度设置参数允许的上下边界值,按一定的收敛准则进行迭代修正.修正后连廊模型的动力特性与实测动力特性有很好的一致性,修正模型可以用来对连廊进行振动控制、响应预测及性态评估.     

基于环境振动测量值的悬索桥结构动力模型修正

以主跨1385米的江阴长江公路大桥为背景，研究利用环境振动测量值进行悬索桥结构有限元模型修正的可行性。采用的模型修正方法以结构特值灵敏度分析为基础，通过迭代求解二次规划问题修正有限元模型参数。根据江阴长江公路大桥的设计图纸建立悬索桥三维有限元模型固有振动分析。同时利用大桥现场环境振动测量值得到一组结构实测模态参数，用以作为有限元模型修正的基准，根据结构特征值灵敏度分析结构选择了一组待修正结构参数并予以修正，修正后有限元模型的动力特征更加趋近于环境振动实测值，最后指出了模型修正不能完全消失大桥结构理论－实测频率差的可能原因。     

连续梁弯曲振动系统可靠性频率灵敏度研究

将机械动力学与可靠性理论结合,依据固有频率与激振频率之差绝对值不超过规定值的关系准则,提出随机动态结构系统避免共振的频率可靠性分析方法;在研究基础上结合灵敏度技术,提出随机动态结构系统的频率可靠性灵敏度分析方法,推导出参数为正态随机变量时可靠性灵敏度的表达式,获得可靠度与随机变量分布参数波动间的量化关系,通过研究设计参数的改变对系统可靠性影响,对动态结构系统共振的可靠性灵敏度分析方法进行探索。并以实际工程简化模型随机连续梁弯曲振动系统为例,将理论方法与工程实践相结合,对该模型进行频率可靠性灵敏度研究,理论计算与工程实际完全一致,表明该方法的有效性、实用性。     

基于频率灵敏度方法的宏微运动平台连接架结构优化

连接架与驱动设备频率相近而发生共振,将影响宏微运动平台的稳定工作和超精密定位的实现.为避免共振,本文以连接架为研究对象,搭建连接架固有频率有限元分析模型,并对有限元模型进行实验验证.然后,基于频率灵敏度方法对有限元模型结构参数进行摄动,通过分析刚度和第1阶固有频率对结构参数的灵敏度,进行设计变量选择,再以连接架质量为约束条件,将连接架第1阶固有频率倒数作为目标函数,对连接架优化模型进行优化并进行实验验证.通过优化,连接架第1阶固有频率得到了有效的提高,避免了连接架与音圈电机发生共振,从而为宏微运动平台稳定工作和超精密定位提供可靠依据.     

支架结构建模中设计参数的修正与优化

为降低某支架有限元建模的参数设置误差。根据有限元模态和实验模态结果,建立模态频率残差向量。应用灵敏度分析法,从结构12个设计参数中选取了3个弹性模量和3个密度参数作为修正量。以模态频率残差向量和参数修正量构建目标函数,并采用优化算法行求解。修正后的有限元模态与实验模态具有高度的一致性,表明修正后的支架有限元模型能够准确地反映结构特性,同时也验证设计参数修正方法的有效性和可行性。     

模态参数改进为目标的前视天线座结构研究

针对前视天线座的结构研究,建立基于ANSYS的飞机天线座有限元模型,并对有限元模型进行模拟实际工况的两个极限位置的模态分析.从分析的结果与实际应用工况的要求出发,以固有频率为结构改进目标,利用参数修改对结构动态特性的影响以及局部质量、刚度的灵敏度分析的基本原理,对前视天线座的结构进行改进.改进设计后的前视天线座的低阶频率均远离激振频率及其整数倍,从而有效的避免共振的发生.并得出一种通过改变部件的局部质量、局部刚度来改进部件的固有频率、振型、等模态参数,进而集成改进装配体的动态性能的结构改进方法.     

圆柱形三自由度超声电机定子的结构动力学优化设计

在已有研究的基础上,利用结构动力学方法,对圆柱形三自由度超声电机的定子进行了优化设计。首先根据该种电机的设计要求和先前的经验,确定了其定子的结构形式。然后应用精度较高的体积单元,建立了定子的结构动力学有限元模型。在灵敏度分析、确定设计变量的基础上,建立起定子的优化设计数学模型。最后,采用约束变尺度优化方法,在M ATLAB环境下编制了计算程序,得到了定子的优化设计方案,并制作了定子。实验表明:定子的工作模态满足预期的设计要求;实验结果与理论设计结果相符。同时,运用优化设计方法大大提高了设计效率。     

结构固有频率的灵敏度分析及修改技术

本文给出了在结构上进行点加质量和两点间加杆的固有频率灵敏度分析和结构修改的方法。对一空间框架结构进行的有限元分析和实验结果表明，该方法给出的灵敏位置确切，误差小，使用方便，实用性好     

基于BP神经网络的转动架稳定性灵敏度分析

转动架作为某型游乐设备的关键部件,其固有频率和屈曲强度直接关系着结构的稳定性。运用有限元软件ANSYS Workbench建立转动架的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析得到对转动架振动影响最为显著的固有频率,通过屈曲稳定性分析得到转动架失稳时的屈曲特征值,并运用试验设计获得140个样本点。为探索各个设计参数对转动架固有频率和屈曲强度的灵敏度,运用MATLAB软件建立BP（back propagation,反向传播）神经网络数学模型并对样本点进行拟合,再通过Isight与MATLAB的集成应用,利用描述性蒙特卡洛抽样法对神经网络模型进行数值模拟。结果表明：对转动架稳定性影响较大的危险模态主要是第10至第12阶模态;对转动架危险模态频率影响较大的主要是肢杆壁厚度、肢杆截面长度和肢杆截面宽度,而对转动架屈曲稳定性影响较为明显的则是肢杆、腹杆和圆板的6个尺寸参数。研究结果表明,合理地改善对转动架稳定性影响较大的设计参数将有效地提升其稳定性和设计效率,这可为该结构的后续设计和优化提供一定的借鉴和参考。     

转向盘动力吸振器稳健性设计研究与应用

为解决怠速时转向盘振动大问题,用基于稳健性的设计方法,开发了动力吸振器(dynamic vibration ab-sorber,DVA).采用最小二乘迭代法,识别出动力吸振器安装位置的等效参数,运用基于6sigma多目标稳健性优化方法,进行动力吸振器的参数的优化.在样件制作前用有限元仿真预测其固有频率,用激振台测出其固...     

硅橡胶减振器的有限元建模与动态特性分析

建立硅橡胶的有限元模型,以固有频率为评判标准,选择可靠的非线性瞬态分析方法以及硅橡胶超弹性本构模型对其进行动态特性分析。首先建立减振系统的有限元模型,通过理论分析,选用单步Houbolt法计算了常用的橡胶超弹性本构模型对应的减振器的加速度响应,然后进行傅里叶变换,从而提取出固有频率;接着通过基于锤击法自主研制的振动测试系统进行实验测得减振器固有频率。两者结果比较验证了单步Houbolt法的可靠性,同时表明用Signiorini模型模拟硅橡胶材料的动态特性是更为合理的。在此基础上,分析了硅橡胶减振器轴向尺寸和径向尺寸参数对其动态特性的影响,从而为硅橡胶减振器的设计与应用提供了理论依据。     

基于灵敏度分析的复合材料层合板优化设计

工程结构中的复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质.如何研究随机参数层合板的灵敏度,并对参数进行优化分析,这对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义.根据层合板的一阶剪切理论,采用样条有限元法,推导并建立了层合板的振动方程,刚度矩阵,质量矩阵,比例阻尼矩阵以及求解反对称层合板响应灵敏度的计算公式,在基于灵敏度分析的基础上,进行了复合材料层合板的基频分析和优化设计,并用网格法计算最佳铺层角.数值算例验证了算法的有效性.     

韧带型手性结构固有频率优化

对具有负泊松比的六韧带手性结构的动力性能进行了研究。以提高韧带手性结构胞元结构刚度为目标,建立基于固有频率参数的优化模型。通过定义不同阶次固有频率对应的权重系数,实现了固有频率参数的归一化。选择韧带手性结构胞元的韧带厚度、圆环壁厚两个参数为优化变量,建立了结构优化方程。最后,应用遗传算法（GA）对韧带手性结构进行优化。结果表明,优化后其前几阶固有频率明显提高,为减振降噪新材料的设计与应用提供了参考。      

高速动平衡机摆架振动特性分析与改进

高速动平衡机摆架的动力学特性直接影响到动平衡试验的准确性.为了改善动平衡机摆架的动力学特性,分析了动主刚度杆对平衡机摆架动刚度的影响.首先,使用有限元分析软件ANSYS建立高速动平衡机摆架模型,对其进行模态分析,得到动平衡机摆架的各阶频率和振型,除去对动平衡机摆架工作无影响的固有振型.对不同结构的摆架进行模态分析,比较计算结构,除去对动平衡机摆架固有频率没影响的结构.其次,在简化模型的基础上,提出摆架主刚度杆的5种改进方法.分别对各种改进之后的摆架进行谐响应分析,得到动刚度与频率关系曲线.结果表明,适当改变主刚度杆的结构尺寸或材料特性,都会改变摆架的动刚度.因此,在设计的过程中,可以通过适当改变主刚度杆的结构尺寸和材料特性来满足动平衡机摆架的设计要求.此方法具有较好的工程实际价值,为工程应用提供分析方法和改进参考.     

液压挖掘机工作装置的动力特性修改研究

为提高液压挖掘机工作装置动态性能的优化效率，在对该结构进行试验模态研究的基础上，用双模态空间动力修改方法进行了动力特性修改研究，研究结果表明：质量修改对该结构的1阶、2阶固有频率和阻尼比有显著影响，对其他阶结构动态特性的影响很小；刚度修改对该结构1阶至5阶的固有频率和阻尼比均有明显影响，高阶的固有频率和阻尼比对刚度的变化敏感。所得到的结论揭示了模态参数调整对液压挖掘机工作装置动力特性的影响规律，为提高机械产品的总体质量奠定了基础。