基于声固耦合模型的车内低频结构噪声响应分析

根据模态相似原则建立某重型商用车简化的驾驶室有限元模型。在此基础之上建立驾驶室的声固耦合模型,并利用声学模态试验验证了模型的正确性。通过实车道路试验测量怠速工况和匀速行驶工况下驾驶室悬置点的激励信号和车内振动噪声响应信号。将测量的激励信号施加于声固耦合模型进行频率响应分析,计算20～200 Hz范围的车内结构噪声。将得到的振动噪声响应仿真结果与试验结果进行对比分析。分析表明,仿真响应频谱能够反映出激励谱和模态的影响,与试验结果相符。利用此模型预测车内振动噪声水平,也具有较高精度。     

岸边集装箱起重机上部结构非线性耦合动力分析方法

根据哈密顿原理推导出岸边集装箱起重机大梁-小车-吊重系统的耦合振动偏微分方程.采用有限元方法求出复杂边界条件下梁的模态.把所得模态参数代入耦合振动偏微分方程中,将复杂的偏微分方程转化为变系数非线性常微分方程组,用Runge-Kutta方法获得方程的数值解.通过数值算例验证了该方法的有效性,为工程中常见的刚柔耦合振动问题提供了一种简便的计算方法.     

消防车输水管道减振控制

针对消防车输水管道振动过大的问题,利用振动噪声分析系统LMS进行振动响应的试验分析,以获得振动响应幅值及其主要的频率成分。再利用有限元分析软件ADINA对其进行结构及流固耦合模态分析,并且利用其流固耦合求解器,通过计算得到管道对流体脉动的响应特性,综合分析得出管道振动的根源所在,根据一般的管道减振策略,结合试验和理论的分析结果,提出可行的解决方案,并且利用ADINA进行可靠性仿真验证。结果表明:采用的改进措施能有效地改善管道的振动情况。     

电磁激振器与结构的耦合动力学特性分析

基于以电压为延拓参数的定频试验测试方法,研究定频试验测试方法的机理——电磁激振器与结构耦合动力学特性.通过模态试验测试辨识电磁激振器机电参数,建立线性结构、强非线性结构与激振器耦合动力学模型,通过仿真测试验证激振器与强非线性结构耦合时,会出现强非线性结构特有的第二类力跌落现象.     

运用模态综合法的车桥自激激励耦合振动分析

针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程模拟法从轨道谱生成。用量纲分析法推导了结构动力模型相似条件,设计了试验模型,结合模型试验分析了铅芯橡胶支座、小车速度对车桥耦合振动响应的影响。模型试验与原型仿真结果相互验证表明:模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;使用铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应和支柱反力;车桥加速度响应随着小车速度的增大而增大,系统横向共振临界车速低于竖向车速,临界车速可由简支梁在移动集中力作用下车桥共振条件来估算。     

导弹模态试验中双模态现象的分析与仿真验证

针对导弹模态试验中出现的主振偏角较大的“双模态”现象,采用三分段法构建了用于模拟导弹模态试验系统的壳-梁-质量-弹簧单元组合有限元模型。通过试验分析与仿真模拟,提出并论证了导弹模态主振偏转的主要原因是舱段间对接面连接刚度方向偏离了象限线。依据试验分析结果,提出了影响导弹模态特性的相关结论。根据仿真模拟结果,得到了主振模态偏转的两个前提性条件。从工程应用的角度,给出了模态参数的使用说明,建议了舱段对接面的设计和位置。研究结果对导弹双模态现象的规避和消弱具有一定的工程指导意义。     

考虑流固耦合的动力总成振动响应仿真研究

以某款集中驱动式电动车的动力总成为研究对象,考虑冷却液和润滑油的影响,建立详细的流体-机械耦合模型,进行模态及动态响应研究。首先,对比流固耦合模态仿真和动力总成模态试验结果,证明所提综合耦合模型的准确性;然后,单独考虑冷却液和润滑油的影响,分别建立考虑冷却液的模型和考虑润滑油的模型,通过模态仿真分析两类液体对动力总成固有频率的影响程度;最后,进行流固耦合模型在电机电磁激励下的振动响应仿真,并与不考虑液体影响的原始模型仿真结果进行对比分析。结果表明,所提综合耦合模型能够充分考虑冷却液、润滑油及机械部件对总成振动的影响,展现丰富的动力学现象,可为进一步的优化设计提供有效地仿真平台。     

直升飞机机载设备振动特性仿真分析

简述了直升机机载设备振动环境的特点,采用能量等效原则将正弦加随机的混合振动转化为宽带加窄带的随机振动,论述了边界条件的设置方式和具体的仿真步骤,该方法的提出使的计算机仿真分析得以应用;以电源箱外壳为例依次对该结构进行了模态仿真分析和随机振动仿真分析,得到了激励谱条件下外壳的振动响应结果和最大等效应力,分析了能量突变的原因并论述了应力结果的判断方式,试验结果也验证了仿真分析的可靠性,为直升机机载设备振动仿真分析提供了理论依据和实现方法。     

仪表板结构非线性振动特性的试验分析

仪表板是一种常用的电子产品支撑结构,其常见结构形式由金属和阻尼材料层叠而成,但有时也直接应用蜂窝板或纯金属板。通常的设计、分析甚至有限元计算均认为这些结构的动力学响应特性仍属于线性范围,但通过对三种不同的仪表板进行正弦扫频振动和宽带随机振动试验发现,在不同振动试验条件下,仪表板的加速度响应会表现出明显的倍频响应、响应跳跃等非线性现象。定性分析其变化规律和原因,说明按照线性理论进行分析存在一定的局限性,这些对工程结构设计具有参考意义。     

周期结构细直梁弯曲振动中的振动带隙

通过将声子晶体中的周期结构思想引入到细直梁的结构设计中,构造了一种二组元变截面周期结构细直梁。采用平面波展开法计算了无限周期条件下该细直梁弯曲振动中的弹性波能带结构。计算结果表明,在该细直梁中存在振动带隙。晶格尺寸、材料组分比、截面尺寸对振动带隙的影响也进行了讨论。采用有限元法计算了有限周期的细直梁的振动传输特性,计算得到的振动传输特性曲线上的频率衰减范围与平面波计算得到的带隙位置基本吻合。最后以有机玻璃及铝构成的细直梁为例,采用振动试验对其振动传输特性进行了测试。试验结果同理论计算及仿真结果基本吻合。梁类结构是噪声及振动控制领域研究的主要对象之一,周期结构细直梁中存在弯曲振动带隙为梁类结构的减振提供了一种新的思路。     

磁场中轴向运动导电板磁弹性主共振分析

给出轴向运动薄板动能、应变能以及电磁力虚功的表达形式。应用哈密顿变分原理,推得横向磁场中轴向运动条形导电薄板的非线性磁弹性振动方程。针对对边简支边界约束条件,通过位移函数的设定并应用伽辽金积分法,得到三阶位移展开形式下轴向运动板的非线性振动微分方程组。利用多尺度法对系统的主共振问题进行求解,分别得到三种频率关系条件下关于稳态解的幅频响应方程。依据李雅普诺夫稳定性理论对解的稳定性进行分析,得到相应的稳定性判别式。通过数值算例,得到轴向速度、磁感应强度、激励力幅值及板厚不同时的振幅变化规律曲线图,分析不同参量对共振幅值和非线性特征的影响,并对不同频率关系进行比较。     

轴向运动矩形板的谐波共振与稳定性分析

针对轴向运动矩形薄板的非线性振动问题,在给出薄板运动的动能和应变能的基础上,应用哈密顿变分原理,推得几何非线性下轴向运动薄板的非线性振动方程。通过位移函数和应力函数的设定,并应用伽辽金积分法,得到四边简支边界约束条件下受横向激励载荷作用轴向运动薄板的达芬型振动方程。利用多尺度法对系统的非线性谐波共振问题进行求解,得到稳态运动下关于共振幅值的幅频响应方程。依据李雅普诺夫运动稳定性理论对定常解的稳定性进行分析,得到解的稳定性判别式。通过数值算例,得到不同横向载荷和轴向速度下共振幅值的变化规律曲线图以及对应的相图,讨论分岔点变化以及倍周期运动规律,分析横向激励载荷和轴向运动速度对系统非线性动力学行为的影响。     

薄板组合结构动力学特性解析研究

研究薄板组合结构的动力学特性。基于薄板自由振动问题的动态基本解,运用边界元法建立薄板在横向和面内方向的边界控制方程式,为了提高解析建模的精度和效率,根据耦合的思想推导出薄板组合结构的动力学方程,采用频率扫描的方法,准确、快速地求解出薄板组合结构的频率,并得到其相应的振型。数值算例表明本建模方法的可行性和良好的解析计算精度。     

Vibration analysis of a ferromagnetic plate subjected to an inclined magnetic field

The magnetic traction on a deformable ferromagnetic material is deduced based on the classical magnetoelastic model. The vibration frequency of a ferromagnetic beam subjected to an inclined magnetic field is analyzed by employing formulations of the magnetic force. The result for the condition of longitudinal magnetic field is the same trend as that of the previous experiment carried out by Takagi et al. [Analysis and experiment of dynamic deflection of a thin plate with a coupling effect. IEEE Transactions on Magnetics 1992;28(2):1259–62]. Moreover, experimental tests have been carried out to study the free vibration of a magnetic plate subjected to an inclined magnetic field.     

Strongly nonlinear free vibration of four edges simply supported stiffened plates with geometric imperfections

This article investigated the strongly nonlinear free vibration of four edges simply supported stiffened plates with geometric imperfections. The von Karman nonlinear strain-displacement relationships are applied. The nonlinear vibration of stiffened plate is reduced to a one-degree-of-freedom nonlinear system by assuming mode shapes. The Multiple scales Lindstedt-Poincare method (MSLP) and Modified Lindstedt-Poincare method (MLP) are used to solve the governing equations of vibration. Numerical examples for stiffened plates with different initial geometric imperfections are presented in order to discuss the influences to the strongly nonlinear free vibration of the stiffened plate. The results showed that: the frequency ratio reduced as the initial geometric imperfections of plate increased, which showed that the increase of the initial geometric imperfections of plate can lead to the decrease of nonlinear effect; by comparing the results calculated by MSLP method, using MS method to study strongly nonlinear vibration can lead to serious mistakes.     

Vibration amplitude and thermal effects on the nonlinear behavior of thin circular functionally graded plates

In this paper, the nonlinear free axisymmetric vibration of a thin circular functionally graded plate in thermal environment is formulated in terms of von-Karman's dynamic equations, and a semi-analytical approach is developed. The plate thickness is constant and the material properties of the functionally graded plate are assumed to vary continuously through the thickness, according to a power-law distribution of the volume fraction of the constituents. For harmonic vibrations, by using assumed-time-mode method and Kantorovich time averaging technique, governing equations are solved. The nonlinear frequencies and associated stresses are determined at large amplitudes of vibration. Effects of material compositions and thermal loads on the vibration characteristics and stresses are examined. The numerical results obtained here are compared with available published results, based on various approaches.     

二维声子晶体薄板的振动特性

从薄板的振动方程出发,利用平面波展开法,给出了无限周期结构的二维声子晶体薄板的振动能带结构。发现二维声子晶体薄板存在振动带隙,但是与二维声子晶体xy模态的能带结构有区别。利用有限元法,对有限周期结构的声子晶体薄板振动频率响应进行仿真。在带隙频率范围内,频率响应存在较大衰减。并且给出了带隙内和带隙外两个频率点的波场分布。周期结构薄板中存在的振动带隙为声子晶体在减振方面的应用提供了一种新思路。     

On the nonlinear vibration of heated corrugated circular plates with shallow sinusoidal corrugations

The large amplitude free vibration of corrugated circular plates with shallow sinusoidal corrugations under uniformly static temperature changes is investigated. Based on the nonlinear bending theory of thin shallow shells, the governing equations for corrugated plates are established from Hamilton's principle. These partial differential equations are reduced to corresponding ordinary ones by elimination of the time variable with Kantorovich averaging method following an assumed harmonic time mode. Then by introducing the Green's function, the resulting dynamic compatible equation and corresponding boundary conditions are converted into equivalent integral equations. Taking the central maximum amplitude of the plate as the perturbation parameter, the perturbation-variation method is used to dynamic equilibrium equation with the aid of Computer Algebra Systems, Maple, from which, the third-order approximate characteristic relation of frequency vs. amplitude for nonlinear vibration of heated corrugated plates is obtained, and the frequency–amplitude characteristic curve is plotted for some specific values of temperature and geometrical parameters. It is found that the rise in temperature will decrease the frequency and vice versa. The nonlinear effect weakens when corrugations become deeper and dense. The present method can easily be expanded for the analysis of nonlinear vibration problem for other heated thin plates and shells.     

航空发动机叶片刚柔耦合动力学分析

航空发动机叶片是航空发动机重要零件之一,常常因共振而导致断裂失效。传统航空发动机叶片的振动特性分析普遍基于零次近似耦合动力学模型,该模型忽略了动力刚化项,得到的结果具有一定局限性。为了更加准确地分析高速转动的航空发动机叶片的振动特性,对叶片刚柔耦合动力学问题进行了研究。将叶片简化为柔性薄板,考虑面外变形和面内变形,并计入了面外变形引起的面内变形,即变形耦合项。采用假设模态法描述叶片的变形,运用拉格朗日动力学方程建立了做三维空间大位移运动的柔性叶片一次近似耦合动力学方程。同时采用多体系统动力学软件MSC.ADAMS对旋转叶片的动力学性态进行了研究,并将所得的叶片动力学理论模型结果和ADAMS的结果进行了比较。结果显示一次近似耦合模型理论结果与实际结果相符,而ADAMS和零次近似耦合模型在叶片高转速时仿真结果存在缺陷。基于所得的叶片一次近似耦合模型,对叶片振动频率、“频率转向”和“振型转换”问题进行了分析,验证了所提出的方法的可行性。     

连续参数型吸振器吸振分析及优化

针对连续参数型动力吸振器与弹性薄板构成的耦合系统,以功率流理论为基础,结合有限元方法,分析了连续参数型动力吸振器变阻尼复合梁的吸振特性。与试验结果进行对比可知,变阻尼层复合梁具有吸振频带宽、吸振效果好的特性。为了提升吸振器的吸振效果,通过ANSYS的优化模块,对连续参数型动力吸振器的吸振性能进行了优化设计,优化后的吸振器在多个频率段内吸振性能得以提升,验证了优化方法的有效性。