加劲板BEM—FEM耦联自由振动分析

本文将加劲板分为薄板和结合梁（格栅）两部分，薄板部分用无奇点边界元法（ＢＥＭ）处理，而格栅用有限元法（ＦＥＭ）处理，分别建立各自的方程，然后根据板与梁之间的平衡和协调条件加以耦合，导出加劲板的自振特征方程，从而求解各阶频率和振型。本方法适用于任意形状、任意边界条件的加劲板，且精度良好     

A TORSIONAL SPRING-LIKE BEAM ELEMENT FOR THE DYNAMIC ANALYSIS OF FLEXIBLE MULTIBODY SYSTEMS

A new finite element beam formulation for modelling flexible multibody systems undergoing large rigid-body motion and large deflections is developed. In this formulation, the motion of the ‘nodes’ is referred to a global inertial reference frame. Only Cartesian position co-ordinates are used as degrees of freedom. The beam element is divided into two subelements. The first element is a truss element which gives the axial response. The second element is a torsional spring-like bending element which gives the transverse bending response. D'Alembert principle is directly used to derive the system's equations of motion by invoking the equilibrium, at the nodes, of inertia forces, structural (internal) forces and externally applied forces. Structural forces on a node are calculated from the state of deformation of the elements surrounding that node. Each element has a convected frame which translates and rotates with it. This frame is used to determine the flexible deformations of the element and to extract those deformations from the total element motion. The equations of motion are solved along with constraint equations using a direct iterative integration scheme. Two numerical examples which were presented in earlier literature are solved to demonstrate the features and accuracy of the new method.     

三峡升船机系统动态响应分析

根据三峡升船机最新设计报告,采用有限元软件ANSYS构建了升船机系统有限元模型,包括承船厢、提升钢索、滑轮组、平衡重、厢内水体、驱动机构和刹车机构;通过数值模拟,对升船机系统进行了模态分析及动态响应研究,内容包括升船机系统的流固耦合模态及其在各种工况(起动、刹车、事故)下的动态响应和影响因素分析,如弹簧刚度、误载水深、阻尼、承船厢的位置等。计算结果表明:对于升船机这样一个复杂系统,该文所建立的有限元模型及数值算法是合理的,其结果可为升船机系统整体设计提供必要的参考。     

薄板弯曲振动的杂交动态有限元法

从Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理出发,将位移、应变、应力场分离为零阶场与频率相关的高阶场,对位移场和应力场独立插值,导出了薄板弯曲振动的杂交动态有限元列式。数值算例表明,本文方法简单、有效。     

基于有限元方法对波流场中养殖网箱的系统动力分析

养殖网箱系统在海中除承受静载荷以外还受到波流等动载荷的作用,为确保安全有必要对网箱系统进行动力分析。为此提出一种基于有限元原理的养殖网箱系统动力分析方法,分别对圆形重力式网箱在水流、波浪以及波流联合作用下的网衣变形与锚绳受力进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较分析。结果表明:该方法具有解的稳定性,计算值与实验值比较吻合,较好地反映了网箱系统在波流场中的动力响应特性。     

珠三角地区典型地层地铁区间隧道动力特性分析

基于等厚度夹层单元与粘弹性边界条件,建立隧道-围岩体系的动力有限元分析模型,模拟围岩及其衬砌结构之间的力学性态;基于地铁列车振动加速度现场测试成果,选择结构动力有限元计算的时域分析法,对珠三角地区典型土层地铁区间隧道衬砌结构在列车振动荷载作用下的动力响应特性进行分析,获得了不同围岩类别地铁区间隧道的动力响应规律,研究成果对分析地铁隧道动力稳定性具有重要意义.     

巨型结构自振特性的影响因素分析

巨型结构体系是适应超高层建筑发展趋势和特点的新型结构体系,该文选取上海环球金融中心大厦为研究对象,该结构采用巨型框架结构、钢筋混凝土筒结构和伸臂钢桁架组成的三重结构体系抵抗水平荷载,进行了整体结构模型的振动台试验,并利用有限元软件ANSYS进行了自振特性分析,理论分析与试验结果进行了验证,探明了该巨型结构体系的动力特性和主要影响因素,可供工程设计人员在结构选型和方案设计时参考。     

气垫船结构动力分析

本文提出了气垫船船体及动力装置系统振动特性分析方法，用正交异性曲壳单元计算气垫船的主要承力结构－浮箱的振动特性，用空间振动单元计算动力装置系统振动特性，再用动力子结构方法计算两者之间的弹性耦合振动，用这种分析方法对一全垫升气垫船船体总振动进行了研究，已有的实测结果表明了该法的可行性和正确性。     

混凝土泵车布料机构水平工况的动态分析

针对混凝土泵车布料机构水平工况进行了有限元动态分析,得出了整个系统耦合的固有频率和振型,以及系统结构动态响应各时刻系统的变形和应力分布规律,指出系统振动较大的原因并提出了改进措施     

旋转电流变复合梁的有限元建模分析

研究了含有电流变材料层的旋转复合梁的振动特性。利用Hamilton原理和有限元方法推导了电流变夹层梁的动力学方程。分析了外加电场、旋转速度及电流变层的厚度等对梁的固有频率和模态损耗因子的影响。仿真结果表明电流变材料在外加电场作用下，能显著提高系统的阻尼损耗因子，可有效抑制旋转梁结构的振动。     

叉车车架的动态特性研究

笔者利用美国SDRC公司I-DEAS工程分析软件,以实体造型为基础,建立叉车车架的有限元动态分析用几何模型,并解算出各阶固有频率和主振型,同时又通过试验模态分析建立车架的动态模型,用实模态理论拟合出车架的各阶固有频率、主振型和阻尼比。并将有限元理论分析和实验研究相结合,提高了分析精度,为叉车整车的动力分析打下了可靠基础。本文介绍了有限元动态建模和分析的方法,模态试验中的系统组织、激励、频响测试、信号处理、模态识别等技术,并提出了一些值得讨论和进一步研究的问题。     

约束层阻尼夹芯板动态特性分析

本文给出了新的建立约束层阻尼薄板动力学模型的方法。粘弹性材料的本构关系随温度和频率变化,难以对粘弹结构进行动特性分析及控制研究,本文采用GHM方法描述弹性材料的本构关系,将粘弹性材料的动力特性描述与工程上最常用的有限元分析结合起来,建立了悬臂约束层阻尼板的动力学模型,计算了约束层阻尼夹芯悬臂板的模态参数,计算结果同其它方法相比,精度高且更接近于实验结果,同时与ANSYS5.5及NASTRAN70.7的计算结果基本一致,表明本文给出的方法是准确可靠的。     

多跨输电线路脱冰动力响应研究

提出了输电线路脱冰动力响应有限元分析方法,采用3自由度等参抛物线索单元模拟导线及覆冰,空间杆单元模拟绝缘子串,建立了多跨覆冰输电线路有限元模型.使用生死单元技术杀死覆冰单元来模拟脱冰瞬间,使动力分析时间范围包含由覆冰至脱冰的荷载突变过程,采用考虑几何非线性的隐式时间积分算法,利用自适应时间步技术克服收敛困难,对线路脱冰...     

离散-连续多尺度桥域耦合动力分析方法

基于离散介质理论和连续介质理论,提出离散-连续多尺度动力耦合分析方法,不需要任何附加的过滤和阻尼就能有效地消除高频波的虚假反射。根据实际需求将计算模型划分为连续介质域和离散介质域,其中连续介质域采用有限差分网格模拟;离散介质域采用离散元颗粒模拟。为保证网格与颗粒两种不同介质之间的能量协调,引入拉格朗日乘子将离散元模型和有限差分模型之间的约束关系,通过能量势函数隐含到动力方程中,推导出多尺度域的动力控制方程。基于动力显式算法求解所建立的离散-连续多尺度动力耦合体系,在通用的离散元(PFC)和有限差分法(FLAC)软件中二次开发编制计算程序,从而实现离散-连续多尺度动力耦合算法。通过算例验证,计算结果与分别采用离散元和有限差分法所得结果一致,说明了该多尺度方法可以有效地消除高频波在离散-连续介质界面上的虚假反射现象。     

对机械振动系统的六种动态响应分析方法的评述

本文对机械振动系统动态响应分析的六种常用方法作了评述，指明了其特点和适用范围，这六种方法是，振型叠合加法，状态空间法，复模态法，直接积分法，一阶常微分方程组初值问题的数值解法和时域有限元法。     

球形爆炸容器动力响应的强度分析

运用DYTRAN程序中的欧拉计算方法,模拟了作用于球形爆炸容器内壁的反射超压波形。运用解析法和三维有限元程序LS-DYNA,对容器壳体在反射超压作用下的动力响应进行了强度分析,给出了容器的几个特征点的等效应力历史和重要区域的等效应力云图。分析结果对类似爆炸容器的强度设计和安全使用具有参考意义。     

能量守恒逐步积分方法在工程结构动力分析中的应用

该文讨论了考虑几何非线性动力方程数值积分方法,对比了常用的平均加速度方法(AAM）与M.A. Crisfield提出的能量守恒方法离散等式的差别。基于共旋方法编写了非线性有限元程序,并采用单摆作为验证算例,计算结果与解析解一致,验证了程序的可靠性。然后对平面桁架模型和某实际工程中的空间正放四角锥网架进行动力计算。算例分析表明随着时间积分步长的加大,平均加速度方法的计算结果都会出现不稳定的情况,而能量守恒积分算法表现出良好的稳定性。建议在非线性动力计算中使用能量守恒积分算法。     

解决动力接触问题的一种新方法

针对目前在强夯法中求解接触面动应力问题方面存在的缺陷,本文作者首次提出了采用单位脉冲荷载法来解决动力接触问题,并编制了三维有限元程序进行动力计算。相对于其他的解决方法,本文方法的计算结果比较符合工程实际情况。     

粘弹性地基上多块板的动力时域反分析方法

本文针对具有接缝传荷的多块板动力反问题，提出一种在时域内解决的方法。首先 应用有限元方法对多块板进行离散，并将地基简化为由弹簧和阻尼器组成的粘弹性地基，成 功地分析了粘弹性地基上多块板的动力问题［５］．进而根据系统识别方法，对落锤式弯沉仪（ＦＷＤ） 传感器所记录的时程曲线进行反演分析来确定结构参数。数值计算结果表明，该方法具有较 好的稳定性和收敛性。可以广泛应用于以落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）为检测工具的混凝土路面上， 从而为进一步研究刚性路面的无损检测和承载力评价提供了技术基础。     

水下运动体的三维动力特性分析

在水下运行的物体,由于其与周围水之间的相互作用,从本质来说是一种典型的流固耦合问题。采用位移-压力格式(结构用位移来描述而流体用压力来描述)的流固耦合模型来描述运动体和水之间的相互作用。这种格式和有限元方法将水下运动体的三维动力特性问题,归结为一个大型非对称方程的特征值问题。采用Arnoldi方法进行此非对称特征值的求解。此外,对于刚体模态带来的零频问题,构造出一种特殊的迭代求解格式。最后,给出了一个水下圆柱体的实例计算分析,计算结果表明本文中的方法是切实有效的。