转子系统冲击响应谱分析法研究

传统冲击响应谱分析计算方法如动态设计分析方法(DDAM)无法考虑阻尼效应,也无法求解运转状态下转子系统的冲击响应。提出了一种考虑阻尼效应的转子系统冲击响应谱分析方法,其中的阻尼模型选择了比例粘性阻尼模型,转子的旋转效应通过对系统施加一个幅值等于转子质量偏心惯性力的简谐激励力来模拟。该方法主要基于模态分析和线性叠加原理,通过模态分析、速度谱模态响应计算和最后的模态响应合成,得到了系统的最大位移响应和最大应力响应。用一个工程实例,比较了该方法与实时时域分析法的计算结果,误差在工程允许的范围之内,证明了该方法的有效性。     

飞船结构系统辨识与动力鉴定的模态评定试验

模态评定试验逐渐成为飞船结构鉴定过程的一部分,因为它能对动力有限元分析确定的主振型参数进行实验检验。另外,它能辨识结构阻尼,阻尼数据是飞行载荷可靠性计算必须的参数。本文评述了包括相位共振法和各类相位分离法在内的现代模态评定试验的当前技术发展水平。讨论了模态评定试验结果在飞船结构动力特性鉴定中的使用,重点讨论分析结果和实验模态数据的相关。最近几年,由于采用测量的模态数据修改有限元模型极需有一个方便的方法,故对这方面的工作引起了极大的兴趣。     

通过在单个点上的动力试验来识别结构模态参数

本文论述一个具有任意粘性阻尼和振动频率几乎重合的结构在单点动态试验后进行模态参数的识别问题。阻尼值不一定很低,并且不采用可在保守结构固有振型的基础上使阻尼矩阵对角线化的限制条件。结构数学模型的迁移率-位移函数系数是利用理论值与实验结果的最小二乘配合来计算的。建立了误差的变分公式,以此通过使形式为J(Z)=1\2(AZ,Z)-(b,z)的二次泛函取极小值的方法来估价未知的系数。式中,A和b分别是实验数据的非负定矩阵和矢量函数:Z代表要识别的系数矢量。然后,把识别出的迁移率一位移函数分解成有理分式就可得到模态系数。本文列举了按模态试验结果来识别的一些例子,以说明该方法在困难情况了评价结构模态特性的精确值的情况。     

基于DDAM方法的舰艇鱼雷发射装置抗冲击特性研究

舰船设备和系统的抗冲击能力是决定舰船战时生命力强弱的重要因素。使用舰艇三联装鱼雷发射装置模态试验与有限元综合建模技术,在Ansys Workbench中精确建立鱼雷发射装置抗冲击有限元分析模型。基于美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),结合国军标GJB1060设计发射装置冲击输入谱,对发射装置进行抗冲击特性仿真计算。仿真结果表明,发射装置整体结构的冲击响应Von Mises应力以横向和垂向为主,纵向次之。横向冲击响应Von Mises应力最大,出现在发射装置转台瓦板处,但在材料的许用应力范围内。发射装置的横向、垂向、纵向抗冲击性能均满足舰船甲板设备抗冲击考核要求。     

舰船抗冲击试验测点优化布置方法

舰船抗冲击试验是检验舰船结构的抗冲击性能及其冲击环境的最直接有效的手段。运用模态分析理论和矩阵运算,研究了舰船抗冲击试验中的测点选取与布置问题。提出了舰船结构强度以及冲击环境测量中的测点优化布置方案,解决了舰船抗冲击试验中的测点分布问题。其研究成果可直接应用于舰船抗冲击试验和兵器打靶试验,有较强的工程应用价值。     

车载火箭发射系统模态分析与试验研究

为提高火箭炮的寿命及射击精度,通过试验模态分析法进行火箭炮系统模态测试。获取结构固有频率、 模态振型和阻尼比等模态参数,分析在不同胎压、支撑高度下系统的振动特性,为火箭炮结构系统的振动特性分析、 振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。简化模态测试试验过程,将测试获得的整车模态振动 参数与有限元仿真结果对比分析。仿真结果验证了有限元分析的精确度,提高了计算模态分析的应用价值。     

粘弹结构模态损耗因子分析的修正模态应变能法

为了研究粘弹结构的阻尼特性,采用传统变形能理论建立了粘弹结构结构损耗因子的计算模型,并对相关阻尼参数进行了优化分析;通过研究传统模态应变能法与已有3种改进方法的原理及其相互关系,提出了一种新的修正模态应变能方法,新方法中修正因子随不同阶次模态损耗因子的幅值而变化。以一种四参数原型系统为依据,通过对4种模态应变能法的误差分析表明新修正方法对结构损耗因子与固有频率的计算误差最小;选取两个算例,通过对结构损耗因子与固有频率采用修正模态应变能法、变形能法、传统模态应变能法及相关文献有限元法的计算结果表明：修正模态应变能法可以满足工程设计的要求,且计算误差最小;修正模态应变能法可为粘弹结构阻尼特性与结构设计及改进等领域的研究提供一定的理论参考。     

爆炸环境下乘员约束系统参数分析及优化

针对特种车辆在底部爆炸环境下乘员座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境,利用仿真计算与试验所得座椅底座加速度进行乘员约束系统冲击输入验证,借鉴普通乘用车加权伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、黏性阻尼系数、坐垫刚度与安全带刚度四因素运用试验设计、响应面技术进行相关参数灵敏度分析,并通过遗传算法对代理模型完成参数优化工作,研究发现:优化后的乘员约束系统参数相对初始值达到10.5％的综合防护性能提升.     

多参考最小二乘复频域法在飞行器模态参数识别中的应用

在＂自由-自由＂边界条件下,对导弹弹身和舵传动系统进行模态试验,采用多参考最小二乘复频域（PolyMax）法对结构模态参数进行识别。结果表明该方法对于小阻尼线性结构和大阻尼非线性结构（系统）,都能够很容易实现准确的模态定阶,并获得精确的模态参数。     

基于变形能的粘弹性薄阻尼层结构阻尼特性分析

为了研究多弹性层约束阻尼结构的阻尼性能,将变形能原理应用于粘弹性薄阻尼层约束阻尼结构阻尼特性分析中,在一种薄阻尼层结构基础上,给出了一种求解结构损耗因子的理论方法,获得了结构损耗因子与材料损耗因子、阻尼结构剪切参数、刚度参数的耦联关系。引入该理论,对层间厚度、相关阻尼参数进行了优化分析。针对两个应用实例,通过有限元模态应变能法对比表明,变形能理论法计算结果与有限元法实验结果比较一致,验证了该理论方法的合理性。为研究多弹性层约束阻尼结构损耗因子的计算、机械产品的设计及结构改进等问题提供了一定的理论参考。     

一种提高薄板非线性振动响应分析精度的方法

为了实现产品的轻量化,薄板结构是弹箭产品中常见的一种结构形式,工程实践中经常发现薄板的非线性振动现象,但没有得到较为准确的预示。文中结合工程实际,提出了一种基于试验数据提高薄板结构振动响应精度的方法。通过获取薄板的模态阻尼比,修正有限元分析过程中的阻尼矩阵,得到了较为精确的分析结果。为了方便工程实用,编写了薄板振动响应预示程序,算例表明,采用本方法得出的仿真结果和试验结果较为一致。     

舰用设备设计谱、考核谱及其实现方法分析

真实再现舰船水下爆炸冲击环境是舰用设备设计和考核的前提。分析了实船水下爆炸响应的时域和频域特征,介绍并评述了设计谱、考核谱的分析方法的现状及其局限性。给出了时域实现的转化方法和路径,并对典型舰用设备进行了数值仿真。研究表明:实船水下爆炸响应可分为冲击波阶段和气泡脉动阶段,且具有三折线谱的特点。基于位移、速度和加速度等效,结合过冲分析,可以从冲击谱得到相应波形的参数。不同安装基础的设备,冲击考核实现方式有一定差异。     

基于AUTODYN的舱室内爆结构响应数值研究

通过建立全船有限元模型,运用AUTODYN多物质Euler-Godunov求解器和一维映射(Remap)算法计算了165 kg当量TNT在舱室内爆引起的整船结构响应,讨论了船体结构破口大小、毁伤区域及典型冲击环境特性。结果表明,利用AUTODYN计算舱室内爆结构响应具有可行性和可靠性,可为大型水面舰船舱室内爆数值计算方法研究提供参考。舰船舱室内爆中近爆点的冲击环境较为严苛,加速度响应幅值随离爆点的距离增大呈现指数型衰减特性。     

某型舰船控制柜模态分析和谐响应分析

利用APDL参数化设计语言建立了舰船控制柜的参数化有限元模型,并对其进行了模态分析,根据模态分析的数据,对舰船控制柜的固有特性进行了深入分析。在模态分析的基础上,对舰船控制柜进行了谐响应分析,了解了系统稳态响应的最大值随载荷频率的变化规律,并以此来了解结构的动力特性,为舰船控制柜如何避免共振、疲劳破坏等提供了参考依据。     

空间摆盘机转动对基座的冲击与隔离

从振动理论出发,抽象出了摆盘转动时发动机壳体对基座的冲击模型,分析并计算了摆盘转动时摆盘中心的运动情况,得到了摆盘转动对基座的冲击力。以冲击力幅值函数的2个峰值的平方和和一定带宽下的面积为目标函数,对隔振系统的阻尼比进行了优化计算,给出了优化后隔振系统的刚度系数及粘性阻尼系数。研究表明,在不改变摆盘中心运动的情况下,可通过对隔振系统阻尼参数的优化降低冲击力的峰值,从而更有利于控制发动机振动与降低噪声。     

约束阻尼结构的模态损耗因子计算的ー种修正方法

利用Reissner夹层板理论研究了约束阻尼结构的固有频率和模态损耗因子的计算。由于Reissner理论的基本假定简化较多，计算精度相对较低，因此，对该约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子的计算方法进行了修正。其计算结果与Ansys计算结果较为接近。计算结果表明：利用修正后的计算方法具有较高的计算精度，可用于约束阻尼结构固有频率和模态损耗因子计算。     

三维复杂翼面结构模态分析与试验

运用有限元手段建立三维复杂翼面结构的数值仿真模型,研究翼面结构的动力学固有特性,并通过原装支撑模态试验获得了翼面结构的前三阶模态参数,将理论计算与试验结果进行比对,验证了有限元模型计算的有效性。     

用子结构试验结果预测航天飞机阻尼的综合法

本文发展了经验法,以便用各个子结构中测量的阻尼来预测组合平行级航天飞机模型的模态阻尼。首先确定每个部件的阻尼能量与峰值动能和模态振幅的函数关系。然后使用结果,预测存在于新组合系统模型中与各个动能和幅值相对应的部件阻尼能量。除阻尼外,系统的模志特性通过于结构赫梯(Hurty)法推导其功态方程,然后求解实特征值而获得。包括部件摸态阻尼的系统方程也通过复特征值逼近法求解,并与经验法的结果作了比较。实验模型部件是在铰链-滑动和自由-自由条件下进行试验的,组合模型是在自由-自由条件下进行试验的。研究了各种各样的阻尼和质量分布。可以发现,经验法提供的阻尼预测误差仅为10～20%,而复特征值结果的偏差高达300%。     

热振环境下纤维增强悬臂复合薄板振动响应分析与验证

采用理论与实际相结合的方式,研究了热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的振动响应。建立了热振环境下纤维增强悬臂复合薄板的理论模型,并考虑基础激励载荷的影响,利用双向梁函数法求解获得其振动响应。基于常温下测试获得的固有频率、阻尼比和模态振型来修正理论模型,以准确获得弹性模量、损耗因子等材料参数,并利用修正后的复合薄板理论模型来计算振动响应。搭建了热振环境下该类型复合薄板结构的振动测试系统,并以TC500碳纤维、树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试。测试结果表明,热振环境下悬臂复合薄板振动响应计算结果与测试结果的误差在1.4%~12.5%之间,进而验证了所提出的理论分析方法正确性。     

某型机枪结构动力修改预分析

机枪的固有振动特性是影响其射击精度的重要因素之一。采取有限元预分析辅助模态试验方案的制定,建立了基于LMS系统的模态试验系统,对某型机枪进行了模态试验,并与有限元模型计算结果进行了对比,两种方法的结果基本一致。利用机枪结构模态试验分析的结果,计算出机枪结构第一阶固有频率对质量和刚度的灵敏度,对其进行了分析并对结构修改前后枪口点的响应特性进行了仿真计算与分析。结果表明,结构修改后机枪的射向一致性更加合理。