试验模态综合理论及在航天器型号中的应用

本文以工程实际所遇到的问题为基础，从理论上了试验模态综合技术中剩余模态的动态测试，振型测量的几何非线性修正以及主模态按质量阵归一化处理方法，以此为基础对航天器结构进行了试验模态综合的初步工程应用。     

部件试验模态综合的简便方法

本文将一种基于完备模态基的模态综合技术应用于子结构的试验模态综合,获得成功。这种半试验半理论的模态综合方法是一种较为简便的、要求试验工作量较小的试验模态综合法,因为它只要求测量子结构的振动模态和频率即可。数值仿真结果表明,这种简便的试验模态综合法是行之有效的。     

一种基于子结构界面动刚度的模态综合法

针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题,本文将子结构界面动刚度进行级数展开,用子结构的固定界面主模态表示,并利用位移协调和力平衡条件对子结构界面动刚度进行模态综合,发展了一种新的模态综合方法。该方法保留了截断模态高阶项的贡献,界面力高阶平衡条件的利用减少了界面自由度的引入。推导过程不必引入质量矩阵为对角块的假设,比现有改进方法更具普适性。数值算例的结果表明在相同自由度的前提下,本文提出的方法能获得更高的模态综合精度。     

改进的特征值修正方法及其在阻尼结构复模态综合中的应用

本文在特征值修正方法的基础上提出了一种阻尼结构的复模态综合方法。该方法特别适合于部件对接界面自由度较少情况下的阻尼结构模态综合。文章对复模态综合中子结构具有刚体位移情况提出了具体的处理方法,推导了一种考虑刚体位移的特征值修正方法方式。同时,为了在模态截尾情况下提高综合精度,在特征值修正方法中计入了剩余柔度的影响,推导了综合过程中剩余柔度的递推计算公式。给出了一个算例说明方法的有效性。     

有阻尼结构线性振动系统的模态综合

研究了线性阻尼结构振动系统的模态综合技术．在线性阻尼结构振动系统实变换进行方程解耦的还原变换的基础上，构造了线性阻尼结构振动系统的固定界面模态综合方法。这一方法克服了以往的模态综合法中无法同时给出子结构刚度、阻尼和质量矩阵，以及只能给出复系数时域方程等不足，可直接给出子结构经模态降阶后的刚度、阻尼和质量矩阵。综合得到的整体方程仍是时域中的实系数二阶振动方程。数值算例表明了本文方法的正确和可行。     

32层建筑模型的模态实验

本文介绍了高层建筑模型的随机激振实验和模态参数识别方法,给出了前8阶模态参数。在7T17S 信号处理器荧光屏上显示出三维主振型的动画图象,并一一拷贝印出。本文还对如何确保模态参数识别精度进行了分析讨论。实验所得模态参数可用于动态计算方法的验证以及用于楼房原型动响应计算和设计。     

随机减量模态识别的试验研究

本文采用随机减量技术和ITD时域法对某一悬臂梁进行了试验模态参数的识别。综合研究了随机减量和ITD方法中各参数对分析结果的影响,提出了一些工程上可用的参数选择方案。本文在IBM286微机上建立了数据采集、信号处理和参数识别等完整的时域模态参数识别软件,并与谱分析结果进行了对比,获得了比较满意的结果。     

自由界面模态综合技术中的连接子结构

本文在自由界面模态综合技术中引入了连接子结构的概念，改进了子结构间的模态耦合变换关系，扩展了应用范围。进而使得用该方法分析某些情况下的结构振动问题更为灵活有效，且易于与模态试验技术相结合。     

实验模态综合法若干问题的研究

提出了子结构可补偿高阶截断模态且易与实验模态相结合的剩余动柔度概念,然后采用自由界面模态综合技术,实现子结构综合。通过部分忽略高阶截断模态的动态效应给出了剩余质量和剩余刚度的近似表达式,简化了子结构的实验建模;基于谐波集中力系的等效原理,提出了一种全新的转角动柔度间接测量方法,在一定程度上解决了实验模态综合中的界面对接信息不足问题。克服了将实验模型和有限元分析模型进行模态综合中的技术难题,数值计算和实验验证表明所提方案可行。     

基于能量的大跨屋盖结构共振响应模态耦合效应分析

提出一种简单判别共振响应模态耦合效应的分析方法,该方法综合考虑结构的动力特性和风荷载特性,定义了共振响应模态耦合系数。依据该系数,通过几个特征参数(如结构模态和风荷载信息)就可以快捷的判断模态间共振响应耦合效应强弱,实现对共振响应耦合主导模态的选取。在此基础上,给出了大跨屋盖结构考虑模态间耦合效应的共振响应实用组合方法。最后,将该方法用于国家体育场屋盖结构风致动力响应分析,验证了其有效性。     

具有弹性耦合结构振动系统的自由界面模态综合法

本文给出了以弹性连结件为耦合件的振动系统自由界面模态综合技术,把弹性连结件定义为“软子结构”单独处理,其余部件自然划分为若干子结构。利用有限单元法获取各子结构自由界面模态信息,用子结构的截断主模态及其高阶剩余柔度修正项作为结构 RayLeigh-Ritz 分析的假设模态,从而大幅度压缩了结构分析自由度。实例计算表明,该方法具有良好的综合精度,是分析具有弹性耦合结构振动问题的有效方法。     

一种利用子结构综合技术的模型修正方法

提出了基于改进自由界面子结构模态综合法的结构模型修正方法。首先给出了一种改进的自由界面子结构模态综合法,该方法通过构造一组与系统低阶模态加权正交的向量集,有效地解决了含有刚体模态时系统剩余柔度矩阵的求解问题。然后利用摄动法对每个子结构进行摄动,并计算灵敏度,通过子结构综合技术得到由摄动量表示的综合系统方程和灵敏度方程,给出了基于灵敏度分析的修正计算方法。该方法仅需对综合方程进行修正,极大的减缩了待修正问题的计算规模,提高了修正效率。最后,以典型数值算例验证了该方法的有效性。     

Transient non-linear simulation with component mode synthesis

A method is presented to incorporate non-linear material behavior in a transient simulation with component mode synthesis reduction. This method is used in conjunction with rigid body solution techniques to expand the useful range of rigid body design tools for the development of complex mechanisms. A fixed interface component mode synthesis technique is enhanced with an algorithm to approximate the effect of plastic deformation during a dynamic simulation. The plastic strain is determined from the elastic modal response using classical plasticity theory and applied to the modal solution by projecting an effective nodal force vector on the modal coordinates to induce the necessary plastic deformation. This method can be used during the design process to approximate the non-linear dynamic response of complex mechanisms and offer significant computational savings over a full fidelity, non-linear dynamic solution.     

坝基动力相互作用有限元分析的子结构方法

文中应用混合类型的子结构模态综合方法缩减复杂坝基系统的有限元动力分析方程，以减少相应的计算时间，并提出了计入自由子结构高阶模态静力影响的修正方法，以提高模态综合精度。算例表明：这些方法对于求解复杂主从结构系统的特征值问题是很效的。     

基于模态综合法和模态叠加法的密集模态结构响应重构

提出一种基于模态综合法和模态叠加法的密集模态结构响应重构方法,通过两次坐标变换将全结构缩聚为自由度更少的超单元模型,将超单元模型的模态分为密集模态和剩余模态。通过经验模态分解法分离出已知响应中单阶的剩余模态响应,进而重构出待测位置的剩余模态响应,待测位置的密集模态响应可由模态振型和剩余模态计算得到,通过模态叠加法实现在密集模态下的时域响应重构。进行了数值模拟研究,将待测位置响应的理论值与重构值进行比较以验证该方法的精度和效率,此外还详细研究了主模态数量、子结构划分方式、测量噪声和阻尼对重构结果的影响。结果表明：该文方法通过模型缩聚大大减少了重构的数据量,并且改善了传统EMD方法不能分离频率间隔较小的模态而无法实现响应重构这一不足,无论密集模态存在与否都可适用于结构的应力、应变、位移、加速度等多种动力响应的重构。     

失调叶片盘的振动特性

本文采用了一种非常接近于真实失调叶片盘的物理模型,借子结构模态综合法建立系统的运动方程,分析了调谐及失调叶片盘的固有振动,以及它们在几种力函数及不同激振频率下的强迫振动;研究了失调分布规律对强迫振动时失调叶片盘中最大应力幅值的影响.得到的结论可能对指导实际叶片盘的装配及排振有重要的参考价值.     

Efficient inverse scattering algorithm for the design of grating-assisted codirectional mode couplers

An efficient method for the design of optical devices based on codirectional grating-assisted mode coupling is presented. A low-complexity algorithm is developed to calculate the coupling function of a grating that accurately matches an arbitrarily given target spectral response. The method relies on the synthesis of the grating impulse response by means of an exact differential layer-peeling algorithm.     

一种转角动柔度间接测量技术及在实验模态综合法中应用

将谐波集中力矩等效为谐波集中力系,用转角数值微分公式构造一种全新的转角动柔度间接测量技术,克服实验模态综合法中转角难测量与集中力矩难加载的困难。该间接测量技术无需附加任何质量块与施加集中力矩及集中力系,只需几次锤击实验或扫频实验,即可将集中力矩作用下的转角动柔度用集中力作用下的平动动柔度线性表示。将转角动柔度的间接测量技术应用于基于定频剩余动柔度的实验模态综合法中,数值实验表明,该转角动柔度间接测量技术切实可行,能有效解决实验模态综合法中界面自由度不匹配问题,可提高实验模态综合法精度及可靠性。     

自由拘束模态综合技术

本文提出一种新的模态综合技术-自由拘束法,它通过拘束的自由选择,将约束子结构法和双协调法扬长避短地融为一体,从而使模综率得到充分的提高.该技术还容许人为地制造子结构模式以便利用对称性与等同性.     

The effect of synthesis conditions on the efficiency of C-S-H seeds to accelerate cement hydration

C-S-H seeding is a promising approach to accelerate cement hydration in a very effective way. Until now little is known about the way the C-S-H seeds work and how they affect the properties of the hydrated cement paste. To be able to analyse this in detail it is necessary to have a preparation method for the C-S-H seeds, which is reproducible and able to prepare seeds with defined properties. The present work describes two methods for the synthesis of C-S-H seeds, a mechanochemical approach and a sol-gel synthesis. A factorial design of experiments setup was used to find those parameters, which affect the efficiency of the C-S-H seeds to accelerate cement hydration and to adjust these parameters in order to achieve the optimized seeds, which are very effective accelerators. Heat flow calorimetry shows that the dormant period of cement hydration can be eliminated by the use of the optimized C-S-H seeds and compressive strength tests show a multiplication of early compressive strength even at very low concentrations of seeds, indicating that an optimization of the synthesis by factorial design of experiments is a promising way for further studies on the mode of action of C-S-H seeds.