基于模态扩展和曲率的形变混合重构

文中提出了一种基于模态扩展和曲率的形变混合重构方法,该方法在实物和有限元模型之间存在一定误差的情况下可以适当降低形变重构的误差。首先,通过模态实验在待重构的表面上均匀选取有限个测点来获取实验模态,接着用对应的有限元模态振型列表来平滑扩展这些实验模态,之后用平滑扩展的实验模态来重构大量的应变值,为了防止求取模态坐标时出现过拟合,此处引入了正则项。然后,将应变值转化为曲率,再通过切角递推公式求得相邻点的位移增量,随后耦合单元坐标增量便可获得全场的形变。最后,通过建立有限元模型进行仿真实验验证,并将此方法的重构结果与曲率法的结果进行对比以验证其有效性。     

利用模态参数—有限元扩充振型的结构动力修改法

本文提出了利用模态参数一有限元扩充振型结构的动力修改法。该方法用结构有限元动力模型对测试位移振型进行扩充,得到转角振型和满振型。用此满振型{φ}作为实际结构振型,进而对结构进行动力修改预测。由于考了转角自由度和转动惯量的变化,预测精度比现有的利用测试模态参数进行结构动力修改法好。数值计算的仿真实例及多盘转子系统结构动力修改实例表明,该方法是桁确的、有效的。     

两类数据的转角自由度模态综合法及应用

提出一种利用实验测试的位移自由度数据估算所需要的转角自由度数据,并以此对实验数据模型和有限元模型进行模态综合的方法。通过对一段空调配管的例子说明文中方法在MSC．NATRAN中的应用。模态综合结果显示转角自由度的应用使模态综合的频率误差和模态振型的MAC值均有显著提高。     

基于模态法的形变重构技术应用研究

针对相控阵雷达领域天线阵面结构实时变形监测的需求,研究了基于模态法的应变测量形变重构方法。该方法采用光纤光栅传感器测量面板表面应变,通过模态理论实现应变–位移的转换,重构出反射面形貌。文中以某相控阵雷达实验平台为研究对象,通过有限元软件提取其模态位移矩阵和模态应变矩阵,计算获得应变–位移转换矩阵。通过实验测量,提取了多种工况下面板的应变值,采用模态法进行了反射面形貌重构,对重构结果和实际位移值进行了比对与分析。结果表明,模态法形变重构可以较为准确地重构反射面变形。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

矩形舵面应变模态测试中的传感器优化布置

针对矩形舵面结构应变模态测试中信噪比低、模态阶次遗漏等问题,研究了应变传感器的优化布置方法。首先,建立应变传感器布置的动力学模型;其次,基于应变振型,研究了有效独立法（effective independence, 简称EI）、MinMAC法（minimize modal assurance criteria,简称MinMAC）和奇异值分解法（singular value decomposition,简称SVD）的应用;最后,利用振动台对矩形舵面模型进行了实验验证。结果表明：测点优化前,应变响应信号缺少第2阶模态信息,应变振型向量正交性差;测点优化后,根据应变响应信号能够准确识别第2阶固有频率和阻尼比,振型向量的正交性得到改善。该优化后结果验证了传感器优化布置的必要性和有效性。     

基于直齿圆柱齿轮的有限元模态分析研究

针对圆柱齿轮的结构特点,应用有限元模态分析理论对其进行了有限元模态分析.本文利用有限元分析软件ANSYS对圆柱齿轮进行有限元建模,采用兰索斯法计算出圆柱齿轮的前五阶固有振动频率和模态振型.然后扩展模态,求出各阶模态的相对应力、相对位移的分布,为圆柱齿轮的改进设计及其动态响应分析提供了参考依据.     

树脂混凝土床身的动静态特性分析

本文对树脂混凝土机床床身的动静态特性进行了试验和分析,利用仪器对床身进行了测试,现场采用锤击法进行测试,运用振型相关矩阵校验进行验证,得到模态的可信性。识别出床身前10阶模态频率、阻尼和振型以及振型模态的相对位移量。并和有限元计算结果进行了对比,两者基本一致,表明有限元的正确性,为树脂混凝土床身CAD建模和CAE分析提供依据。     

基于模态相关分析的发动机曲轴箱模型修正

以发动机曲轴箱为例,给出一种复杂结构有限元模型合理性验证的方法。采用锤击法测得曲轴箱的试验模态频率和固有振型,应用Ansys建立有限元模型并进行了计算模态分析,对试验模态和有限元模态进行模态相关分析,检验有限元模型的合理性。修正后的有限元模型,与实验的前5阶频率和振型基本吻合。     

柴油机体结构有限元模态分析和模态测试

为了解决某科研项目问题,需要利用有限元分析软件ANSYS对某柴油发动机机体结构建立有限元模型,并进行自由模态分析计算,从而得到该机体结构的低阶振动模态频率与模态振型。在得到有限元模型后需要对该机体结构进行模态试验测试加以对比验证。通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果的合理性,为该类型发动机机体结构设计与优化提供了参考依据。     

循环对称结构重根模态振型相关性修正

为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则(Cross modal assurance criterion, Cross MAC)初值得到夹角误差;在此基础上确定出对应的旋转角度和测点数;对有限元模态振型进行旋转匹配并计算得到修正后的Cross MAC值。应用该方法对制动盘有限元模态模型和试验模态模型进行相关性修正,结果表明：该方法不仅能获得准确的循环对称结构模态相关性,且相比于已有的循回群和初等旋转变换方法而言,修正效率得到显著提高。     

使用应变模态和遗传算法的有限元模型修正方法

提出了采用应变模态置信度为待修正响应特征的有限元模型修正方法。应变模态置信度是评价有限元仿真与试验测试结果相关性的方法,可以为模型修正提供全局的频率误差信息和局部的应变相关性信息。首先,介绍了应变模态和有限元模型修正的相关理论方法;然后,以某航空加筋壁板结构为对象,通过仿真分析和"仿真试验"获得结构的应变模态频率以及对应的应变振型,进一步计算频率误差和应变模态置信度误差;最后,基于两种误差构造模型修正的目标函数,采用遗传算法对目标函数进行优化,修正结构中的待修正参数,并将修正后参数代入模型,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:所采用的方法获得的修正后有限元模型具有复现修正响应特征的能力,并且对于未修正频段内的响应也具有较好的预测能力。     

曲轴-飞轮组合有限元模态测试和模态分析

根据与广西玉柴机器股份有限公司合作项目的要求,对曲轴-飞轮组合进行试验模态分析获取其固有频率、振型和阻尼,对建立的模型进行有限元模态分析,将计算结果与试验结果对比分析。通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性。     

星载柔性可展桁架结构的模态试验与分析

对于基频小于2Hz的小卫星柔性可展结构,因为普通的锤击测试法只能激发出柔性结构的局部模态,很难激发出整体模态。针对文中描述的小卫星柔性可展桁架结构,提出一种新颖的模态测试方法:采用绳索-柔性弹簧的重力卸载系统消除重力对模态的影响。利用绳索在19个花盘处同时进行重力卸载,并在吊索中部安装柔性弹簧避免对花盘产生附加刚度;将柔性可展结构分别置于水平、竖直两个方向进行模态试验,采用超低频激振系统进行激励,并利用激光位移传感器采集试验数据,提高了试验结果的准确性。试验结果表明:竖直悬吊方式更为准确,并将试验数据与有限元分析结果对比分析,结果显示两者较为接近,从而验证了试验方法的准确性。     

运用曲率模态技术的木梁损伤定量识别

为对木结构构件局部缺陷进行有效检测,结合试验模态分析和有限元模拟方法,对含不同位置、大小和数量孔洞缺陷的木梁进行研究,计算其第1阶位移模态振型和曲率模态,分析木梁损伤前后的曲率模态变化,探讨模态分析方法在木材缺陷检测中的适用性.研究结果表明:曲率模态是一个对木梁损伤比较敏感的参数,可用于对孔洞位置、大小及数量进行定量的估计;通过降低有限元模型局部单元的弹性模量能够较好地模拟木梁损伤,有限元模态分析和试验模态分析得到的位移模态振型及曲率模态吻合均较好,验证了模态分析对木梁无损检测是一种有效的方法.     

A reduced order,test verified component mode synthesis approach for system modeling applications

Component mode synthesis (CMS) is a very common approach used for the generation of large system models. In general, these modeling techniques can be separated into two categories: those utilizing a combination of constraint modes and fixed interface normal modes and those based on a combination of free interface normal modes and residual flexibility terms. The major limitation of the methods utilizing constraint modes and fixed interface normal modes is the inability to easily obtain the required information from testing; the result of this limitation is that constraint mode-based techniques are primarily used with numerical models.An alternate approach is proposed which utilizes frequency and shape information acquired from modal testing to update reduced order finite element models using exact analytical model improvement techniques. The connection degrees of freedom are then rigidly constrained in the test verified, reduced order model to provide the boundary conditions necessary for constraint modes and fixed interface normal modes.The CMS approach is then used with this test verified, reduced order model to generate the system model for further analysis. A laboratory structure is used to show the application of the technique with both numerical and simulated experimental components to describe the system and validate the proposed approach.Actual test data is then used in the approach proposed. Due to typical measurement data contaminants that are always included in any test, the measured data is further processed to remove contaminants and is then used in the proposed approach. The final case using improved data with the reduced order, test verified components is shown to produce very acceptable results from the Craig–Bampton component mode synthesis approach.Use of the technique with its strengths and weaknesses are discussed.     

基于应变模态的模态应变能损伤识别方法

传统模态应变能计算需要完备模态振型信息,而模态振型信息中存在转角自由度难以准确获取的问题,为解决该问题,开展基于应变模态的模态应变能损伤识别研究,实现了结构损伤的定量识别。首先,通过基于应变与位移之间的联系,推导出应变模态与位移模态之间的转换矩阵;其次,利用应变模态代替位移模态计算单元模态应变能,建立基于灵敏度分析的损伤识别方程组;最后,根据奇异值截断法求解该方程组识别结构损伤。以一两端固支梁结构为对象,开展数值仿真和实验研究。结果表明,该方法可以有效识别出结构的损伤位置和损伤程度,相对于基于振型扩充的模态应变能损伤识别方法,具有更好精度和抗噪性能。     

基于灵敏度分析的刀形天线有限元模型修正

准确可靠的有限元模型是结构动态特性分析、设计改进的基础,文中利用模态试验得到的模态参数对某刀形天线进行有限元模型修正.首先建立天线结构的参数化模型,然后通过灵敏度分析选择合适的设计参数作为后续优化对象,利用计算与试验的模态频率之间的相对误差构造加权的优化目标函数,最后应用1阶优化方法修正结构的有限元模型.修正后有限元模型的模态频率最大相对误差降低至10%以内,模态置信度(MAC)均大于0.8.该修正模型可用于后续的动力学分析.