子结构综合法辩识结合部的特征参数

为了获取结合部的等效刚度与 阻尼参数,采用子结构综合法来建立结合部辨识方程式,利用模型更新的方法修正已知模型,使修正的 模型与已知模型等效,并利用修正的模型来获取所需的频响函数,从而根据完备频响函数辨识出结合部参数。为了保证数值计算的稳定性,采用最小二乘原理将矛盾方程转化为定解方 程,并引入加权的概念,使得被测数据能够充分利用。最后通过两个仿真算例来验证该方法的 可行性和工程实用性。仿真结果可以看出,该方法具有较高的辨识精度。     

螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。     

机械结构的动特性设计（二）：子结构模态综合法

介绍运用部件的模态特性综合求取整体结构的模态特性的有关方法.首先介绍实验模态的综合;然后介绍实验模态分析与有限元分析相结合的综合方法。     

考虑参数区间不确定性的子结构模态综合法

为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率,提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先,根据系统特点将其划分为若干子结构,采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析,为减小模态截断误差,考虑剩余柔度的影响,通过构造1组与低阶模态加权正交的等效高阶模态集,避免了直接对系统刚度矩阵进行求逆的计算过程,解决了含有刚体位移时的子结构剩余柔度矩阵的求解问题;其次,根据界面连续性条件,得到考虑参数区间不确定性的系统模态综合方程;最后,分别采用本研究所提出的方法以及Monte Carlo法对某钢架桥模型进行了不确定性分析。计算结果表明,本研究方法在保证计算精度的同时可以有效提高模型计算效率。     

子结构综合法在软附着塔式起重机模态分析中的应用

将塔式起重机分为塔身和臂架系统2个子结构。塔身子结构采用格构式压弯结构模型,用传递矩阵法计算塔身振型函数和内力函数。对臂架系统子结构采用离散集中质量模型。根据塔身和臂架子结构的固有频率共性,利用这2个子结构结合部的动力协调条件,建立塔式起重机动力学模型并导出频率方程。这种子结构综合法可用于软附着塔机的模态分析和附着系统设计。     

一种新型自由界面子结构模态综合法的研究

将键合图用于动态子结构分析和研究，获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵，提出一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理，推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法。文中给出的算例表明，基于键合图方法的自由界面模态综合法方便、有效、结果准确，并确保了整体结构分割前和综合后的键合图模型的统一。     

振动子结构综合与修正方法研究综述

在大型复杂的结构设计过程中,子结构综合与修正方法由于其快速、动态、综合等特点越来越广泛地应用于现代结构设计之中,以完善子结构综合与修正方法知识参考、引起国内学者关注该技术研究为目的,阐述了振动子结构与系统之间的综合与修正方法。在子结构综合方法中,主要对比分析了模态缩减与综合、频域JETMUNDSEN、REN、机械阻抗导纳法综合法、频响函数奇异值分解降噪法、子系统转角自由度刚柔等效及转换方法的原理及应用,评述了上述方法的优点与不足,就尚未解决的问题作了进一步探讨;在子结构修正方法中,对比分析了多重参考基准修正法、目标函数动态修正法、参数型修正、神经网络型修正、灵敏度修正、频响函数修正等方法的应用,总结了模型修正方法中存在的一些问题。最后,提出了振动子结构综合及修正方法的研究趋势。     

机床结合部动力学建模与辨识方法的研究

针对机床结合部动力学建模与辨识过程中对子结构间耦合关系与内部激振对外部响应影响考虑不充分问题,采用频响函数矩阵建立完备的机床结合部动力学理论模型;基于力学平衡条件和位移兼容条件推导了辨识方程,提出一种新的动力学辨识方法;辨识过程中融入了子结构间耦合关系,将难测频响矩阵作为中间变量抵消,避免使用难以测量频响或估算难以测量频响所引入的方程误差。在此基础上,将辨识方程拓展至整个测量频段,构建包含辨识关系的矛盾方程,通过最小二乘法求解确定了结合部的等效动刚度,建立了结构的有限元模型。为验证方法的正确性与可行性,基于LMS试验平台进行了现场试验,获得了良好的试验效果;与缩减维度、忽略内部激振作用的建模方法进行了对比分析,结果表明本文方法具有更好的预测性。     

考虑连接特性的子结构频响综合方法及实现

基于频响函数的子结构综合方法,通过引入子结构连接特性的参数化模型,提出了一种将刚性连接特性和柔性连接特性统一处理的子结构建模与综合求解方法.将该方法用于试验子结构与理论子结构的混合建模与求解系统,实现了不同连接特性的多子结构的混合建模与综合求解.实例验证结果表明:该方法正确有效,且在子结构模拟试验数据存在一定随机误差的情况下也依然有效.     

弹性管束动态特性子结构模态综合法

弹性管束换热器利用流体诱导振动强化传热,识别换热元件的模态特性对于了解其运行机理、优化结构设计有重要意义。基于此,运用子结构模态综合法,先推导出弹性管束每个部件的运动方程,然后根据相容性条件进行装配,从而得出弹性管束在模态坐标下的自由振动微分方程。用数值方法求解该方程,得出结构的固有频率和振型,并对模态频率和振型变化进行详细分析。结果表明：弹性管束既有面内振动又有面外振动。在管束内外复杂流场的宽频激励下,弹性管束的振动是各阶振型合成的复杂运动,从而初步解释了其强化传热的机理。     

基于响应面法的滑动结合面动态特性参数优化识别

针对机床滑动结合面动态特性参数识别困难和现有方法模型复杂、计算量大等问题,提出了基于实验模态分析和响应面法的动态特性参数优化识别方法。通过试验设计获取样本点构造滑动结合面的多项式响应面模型,以响应面的计算结果与实验模态分析结果的相对误差构造目标函数,采用自适应模拟退火算法优化求解,从而识别出滑动结合面的动态特性参数。以机床动态特性分析实验台上立柱导轨与滑座间的滑动结合面为实例进行了建模、实验、参数识别等分析。结果表明,采用所提出的方法可实现较高的识别精度,可显著提高识别效率。     

Identification of dynamic stiffness matrix of bearing joint region

The paper proposes an identification method of the dynamic stiffness matrix of a bearing joint region on the basis of theoretical analysis and experiments. The author deduces an identification model of the dynamic stiffness matrix from the synthetic substructure method. The dynamic stiffness matrix of the bearing joint region can be identified by measuring the matrix of frequency response function (FRFs) of the substructure (axle) and whole structure (assembly of the axle, bearing, and bearing housing) in different positions. Considering difficulty in measuring angular displacement, applying moment, and directly measuring relevant FRFs of rotational degree of freedom, the author employs an accurately calibrated finite element model of the unconstrained structure for indirect estimation. With experiments and simulation analysis, FRFs related with translational degree of freedom, which is estimated through the finite element model, agrees with experimental results, and there is very high reliability in the identified dynamic stiffness matrix of the bearing joint region.     

共轭子结构解法

论述了机床结构在一般阻尼情况下的复模态分析中,采用共轭子结构解法来求解机床动态特性的模态参数表达式。共轭子结构解法以共轭复模态矩阵作为模态变换矩阵,整机相应分解为两个共轭子结构。利用振型叠加原理,求得整机的动态特性的模态参数表达式。共轭子结构解法简化了复杂的计算过程,也适用于其它复模态分析计算。     

基于局部振动测试的约束子结构模型修正方法

针对大型复杂结构模型修正中待识别参数过多、修正效率低等问题,提出一种基于局部振动测试的约束子结构模型修正方法。首先,利用子结构部分的振动测试响应构造约束子结构,从而将子结构从整体结构中隔离出来,形成独立简单的结构,有效地隔绝整体结构对子结构的影响。然后,基于构造的约束子结构响应数据,直接对待修正的目标子结构进行模型修正。最后,以一个T形钢管焊接结构和某发射台骨架为例,对所提方法的有效性进行了验证分析。结果表明,该方法不仅能够减少待识别参数,简化修正过程,而且修正效率及精度也较高,为大型复杂结构的模型修正提供了一种新思路。     

于频响函数分析的主轴-刀柄-刀具结合面轴向分布参数辨识

针对主轴-刀柄-刀具结合面轴向分布参数的精确辨识问题,提出了一种基于频响函数分析的主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面建模及参数辨识的方法。该方法根据主轴系统中各零部件之间的连接关系,将轴承-主轴结合面简化为集中的弹性支撑,建立主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数沿主轴轴向呈离散分布的结合面模型,并通过Cuckoo search算法辨识结合面参数,确定其在轴向上的分布情况。以4刃铣刀为例,基于所辨识的结合面参数,在ANSYS中建立主轴系统的动力学模型,计算刀尖点频响函数,并与实测值进行比较。结果表明：主轴-刀柄、刀柄-刀具结合面参数在轴向上呈现非线性分布,由其确定的刀尖点频响函数计算值和实测值之间的相对误差在4%以内,达到了较高的建模精度。     

机械结合部动态特性的等效参数研究

为提高机械结构数值分析时结合部动态特性参数的应用简便性,提出一种基于等效参数的机械结合部动态特性分析方法。在通过实验获得具有通用性的结合部单位面积上的法向动态刚度和切向动态刚度的基础上,将单位面积上的结合部等效为各向同性连续介质,基于GW接触模型建立单位面积上的结合部微观形貌和结合部动态刚度变化关系式,根据离散单元应力波传播条件研究结合部单位面积上的法向动态刚度和切向动态刚度之间内在联系,推导出结合部动态特性的等效参数-单位面积上的弹性模量和泊松比,并以螺栓连接的两钢板为对象进行数值分析,将计算结果和试验测量结果进行比较,以验证结合部动态特性等效参数的可行性和准确性,为深入研究机械结合部问题奠定基础。     

基于频响函数数据筛选的发动机惯性参数识别

发动机的惯性参数为质量、质心位置的3个坐标、绕3个轴的转动惯量以及3个惯性积共10个参数。在振动模态试验测试的频响函数基础上,提出了利用质量线识别台架上发动机10个惯性参数的改进方法,较精确地识别了发动机的10个惯性参数。根据一定的误差限水平,筛选合适的激励点和响应点处的频响函数数据,剔除互易性差的数据,提高了识别精度。台架试验验证了所提改进方法的正确性。