机械结构结合阻尼参数识别的研究

本提出基于正交性条件识别机械结构结合面接触阻尼参数的方法。该方法避免了机械结构系统动力学模型中刚度矩阵存在的误差对接解阻尼参数识别的不利影响，提高了接触阻尼参数的识别精度，另外，本方法结合了实验模态分析技术和有限元法，使其具有工程实用价值，而且识别过程简便。算例证实了本方法的有效性。     

复杂结构结合面的动态特性研究

介绍了动态性能分析的两种方法有限元分析和试验模态分析的方法及复杂结构结合面的动特性分析,总结了国内外的研究发展现状及存在的问题.     

考虑结合面影响的组合梁非线性预应力模态分析

为了研究结合面非线性特性对机械结构动态性能的影响,利用有限元分析软件,以组合梁结合面为研究对象,首先进行了考虑结合面非线性特性的非线性预应力模态分析,证明了结合面非线性特性对组合梁各阶弯曲振动固有频率有重要影响;然后采用单变量法研究了结合面法向载荷和摩擦系数对组合梁振动特性的影响。研究表明：结合面的法向载荷和摩擦系数都会使组合梁的固有频率降低,其中摩擦系数占主导地位。摩擦系数对组合梁低阶固有频率影响较小,高阶时影响较大。最后进行了模态试验验证,实验表明：模态试验所得组合梁弯曲振型与非线性预应力模态分析法所得振型相吻合,且二者所得固有频率之间的误差在接受范围之内,从而证明了非线性预应力模态分析的可行性。     

铣床关键结合面动态特性研究

基于有限元法、优化设计理论和模态试验方法,利用ANSYS优化设计方法,将理论模态分析和实验模态分析相结合,对某铣床的关键结合面的特性参数进行参数识别,研究结合面对铣床关键部件动态特性的影响,得到相关影响曲线.结果表明,随着结合面刚度的增加,部件的固有频率有提高也有降低;但随着阻尼总的增加,部件的固有频率始终降低,振型大大衰减.本研究为整体复杂机械的改进设计和动态优化设计提供理论依据.     

结合面接触阻尼对模态耦合系统不稳定性影响EI北大核心CSCD

针对目前结合面微观形貌对由摩擦和系统结构双重引起的模态耦合系统不稳定性影响的理论研究缺少,尝试从微观角度解释结合面的接触阻尼特性对宏观系统的影响。对车辆制动盘制动工况进行抽象综合,给出了两自由度系统的物理和数学模型,其中的接触阻尼部分采用给出的接触阻尼分形模型。分别阐释了接触阻尼比、摩擦因数、系统固有频率比及它们间的耦合效应,对系统不稳定的影响。研究方法和结果可更深入地理解结合面接触阻尼对宏观系统的影响,有一定的理论意义;同时在深入理解接触阻尼对系统不稳定的影响下可逆向反推来加工制造合适的结合面参数(分形维数D和分形尺度系数G)。     

贴塑导轨结合面法向动态特性参数的识别及分析

贴塑导轨由于其良好的力学性能越来越广泛地应用于各类数控机床中,作为机床重要的支承和导向结构,其动态特性对机床的加工精度有重要影响。通过模态试验识别出贴塑导轨结合面的动态特性参数,并分析了滑动速度、载荷、贴塑厚度等因素对结合面动态特性的影响规律,为机床数字化设计提供了参考。试验结果表明：滑动速度的增加会降低贴塑结合面的动刚度;适当增加面压、添加润滑油可提高结合面的动刚度;导轨贴塑使结合面的动态特性变化比较稳定,其动刚度随贴塑厚度的增加而减小,阻尼则随贴塑厚度的增大而增大,实际应用中,贴塑厚度以1.2到1.5mm为宜。     

机械结合面接触刚度超声波检测方法研究

针对检查机械产品结合部接触刚度特性的需要,进行超声波测量结合面接触刚度与超声波检测频率相关性的研究,基于简单弹簧模型设计一种用超声波测量两钢块结合部接触刚度的实验方案。实验结果表明:超声波反射系数随超声波频率增大而增大;作用于结合面的压力较小时,超声波测量接触刚度随频率没有明显变化;作用于结合面的压力较大时,超声波测量接触刚度随频率有一定波动。在结合面上加入润滑油,模拟工程实践中结合面状态,实验结果表明:因结合面上油膜的存在,在同样大小压力作用下超声波测量的接触刚度相对无油膜时增大。通过以上分析可知简单弹簧模型是有效的,机械结合面处的相互作用可用一个刚度可变的弹簧等效。     

结合面静态接触参数的统计模型研究

基于对粗糙表面形貌统计分析的基础上,综合考虑微凸体的完全弹性、弹-塑性和完全塑性三种变形机制,建立了结合面的接触面积、接触载荷及接触刚度的统计模型。该模型揭示了结合面接触参数与材料性能参数及粗糙表面形貌参数之间复杂的非线性关系。在不同的微凸体高度随机分布及塑性指数条件下,对接触参数进行预估和对比研究。结果表明,修正的指数分布对高斯分布有着较好的近似,而简单的指数分布与高斯分布之间的误差较大,且相差1至3个数量级;接触表面间距减小时,接触参数值均呈现增大的趋势;塑性指数增大时,接触载荷和接触刚度都随之增大,而接触面积的变化较小。     

基于参数识别的多管转膛炮模态分析

本文采用有限元方法,在参数识别的基础上分析了多管转膛炮的固有频率和振型,所得结果既反映了该炮的动力学性能,又为该炮的动态响应计算和分析打下了基础.     

机床固定结合面动力学建模问题

本文在引出理想结合面和结合面元概念的基础上，提出了一种基于结合面元的结合面动力学建模方法。该方法能方便地将结合面动力学问题纳入有限元分析的轨道，有效地解决了不同形状结合面参数移植的问题，通过两组不同模型上结合面参数识别结果的对比表明，本文提出的结合面建模方法有较高的建模精度，识别的结合面参数可供机床ＣＡＤ使用。     

结构有限元动态模型修正方法综述

本文简要介绍和归纳了五种常用的动态模型修正方法。对每种方法,都给出了它的基本思路、目标函数和修正模型的求解过程,以及各阶段的主要计算公式。基于对各种方法的深入剖析,并结合作者本人的一些实际经验和应用体会,此文还揭示了各种修正方法之间的内在联系及实际使用中应注意的问题。     

利用振动数据识别极坐标各向异性圆板动刚度

系统地描述了利用模态分析和有限元分析相结合来识别极坐标各向异性圆板动刚度的方法。该方法取决于: (1) 正确的有限元模型; (2) 可靠的实验模态分析数据和正确的相关准则; (3)快速又稳健的估算方法。      

钢框架梁柱节点转角理论模型和测量计算方法

梁柱节点转角对钢框架的内力和变形及其梁与柱构件的设计有着重要的影响。由于研究环境和研究方法的差异,国内外研究者大多采用自己定义的节点转角和测量计算方法,其测量得到的节点转角中大多包括梁与柱变形的影响,使已取得的大量研究成果在其适用性和可比性上存在较大的不足。该文比较分析了目前国内外学者提出的钢框架梁柱节点转角定义和测量计算方法,对全焊接节点及栓焊混接节点提出了改进的节点转角测量计算方法,并验证其精确性和可行性;随后采用较为合适的节点简化理论模型,结合节点转角测量计算方法进行整体分析,讨论其准确性。有限元分析结果显示该文建议的3 种节点转角测量计算方法具有很高的精度,而选取节点域斜向弹簧模型进行整体框架的简化分析时,不仅可以考虑节点转动的影响,而且其分析计算结果具有很高的精确性。     

多层阻尼复合结构阻尼性能

制备了多层阻尼复合结构, 应用有限元方法对多层复合结构阻尼性能进行了理论研究。计算结果与实验结果基本一致。利用该有限元模型分析了各层阻尼材料的几何及物理参数对复合结构阻尼性能的影响。分析表明: 阻尼材料的厚度、损耗因子和弹性模量对阻尼复合结构阻尼性能有较大影响, 而阻尼材料的密度对阻尼复合结构阻尼性能的影响不明显。      

基于状态空间响应面方法的结构系统可靠度分析

提出一种在有限元分析中判定结构系统是否失效的准则。实例验证该准则具有较高的可信度。依据该准则经有限元分析可确定样本点所在的状态空间。建立起一种重构结构功能函数的统一方法:状态空间响应面方法,解决了一般响应面方法不能求解输出变量不连续分布的问题。该方法以样本点距离失效空间和可靠空间的距离之差作为样本点的输出变量。数值仿真实例表明该方法有一定的广泛性并具有较高的精度。     

考虑接头作用的全复合材料桁架结构多尺度分析

为提高全复合材料桁架分析的精度和效率,引入结构多尺度有限元思想,对接头进行精细化建模,通过建立两点位移约束实现不同尺度模型连接,从而将接头模型嵌入宏观桁架模型,并针对具体制备工艺赋予桁架材料属性。为验证多尺度模型的优势,同时进行全复合材料桁架实验,以及分别基于全部梁单元模型和全部实体单元模型的有限元分析。对比相关模型的计算精度与效率,结果表明多尺度模型能够较好地兼顾计算精度与效率。该文针对全复合材料桁架的结构多尺度有限元建模方法,可精确分析全复合材料桁架承载性能,并且能够提供有效的局部信息,可用于分析其他包含复杂细节构造的大尺度复合材料结构。     

超高层建筑伸臂桁架-核心筒剪力墙节点受力性能数值与理论研究

基于对两种适用于超高层建筑的伸臂桁架-核心筒剪力墙节点的试验研究,对该类节点的抗震性能和受力机理进行精细有限元和理论分析,并给出设计方法和建议。首先利用通用有限元软件MSC.MARC(2010)对节点进行非线性数值模拟,将有限元分析结果与试验结果进行对比分析,取得满意的结果。随后根据有限元计算结果对伸臂桁架、墙体端部暗柱、外包(内嵌)钢板和混凝土剪力墙的受力机理进行深入分析,同时给出节点承载力简化计算方法。最后在整体节点模型的基础上,建立节点板的局部模型,着重对节点板的受力机理进行分析,并考察该类节点板简化设计公式的适用性。分析结果表明：混凝土墙受到上下部钢板的剪切作用从而形成斜压杆受力机制;在剪切荷载存在且节点板长度较小时,节点板危险截面正应力分布并不符合平截面假定。该文研究可为超高层建筑中伸臂桁架-核心筒节点的设计与施工提供参考。     

高速柴油机曲轴动态特性研究

本文利用ＳＵＰＥＲ ＳＡＰ９１微机版工程分析软件，对某高速柴油机曲轴进行了有限元计算模态分析，获得了其前五阶模态参数；利用随机信号与振动分析系统ＣＲＡＳ４．１版对该曲轴进行了试验模态分析，其固有频率与计算结果的相对误差在５．７％之内，验证了计算结果的正确性，为结构的动态特性分析提供了可靠的数据。     

半月板切除对多屈曲角位姿胫股关节接触性能的影响

针对半月板损伤切除后胫股关节接触特性的变化,该文利用正常膝关节四个屈曲角度(0°/25°/60°/80°)下的MRI 图像数据,构建了正常/内侧半月板切除/外侧半月板切除/双侧半月板切除的胫股关节有限元模型,对各屈曲角度下的四种模型分别施加单一压载荷和压扭组合载荷进行有限元仿真,仿真结果表明：1) 对胫股关节的各个屈曲角位姿而言,单侧半月板损伤切除后,存留侧半月板所承担的轴向载荷及半月板表面的最大等效应力增加,其中外侧半月板切除较内侧半月板切除的增量大;2) 各屈曲角位姿下,半月板损伤切除后,胫骨/股骨软骨直接传递的轴向载荷增大,双侧半月板切除的增加量最大,单侧半月板切除对切除半月板侧的影响次之,对保留半月板一侧的影响最弱;此外,胫骨软骨上的最大等效应力以内侧/外侧/双侧切除的顺序依次增大;3) 胫股关节中外侧/双侧半月板损伤被切除后,25°和80°的屈曲角位姿下的外侧胫骨软骨上出现明显的应力集中.总之,对于各个屈曲角位姿的胫股关节,半月板损伤切除后,导致胫骨软骨/股骨软骨通过直接接触传递了更多的载荷,由此改变了软骨上的应力分布,使软骨上的最大等效应力值增加,从而引起了关节软骨退变及关节的其它综合病变.外侧半月板切除引起的胫股关节接触特性的变化比内侧半月板切除时更大,在半月板切除术中应加以重视.     

轮胎结构动特性的试验模态分析

本文对两种轮胎（子午线轮胎及钭交轮胎）开展了模态试验研究，获取了两种轮胎在典型工况下的模态参数，并分析了轮胎的模态参数随充气压力、激振力幅变化的规律，对它们在模态参数方面表现出的特点进行了细致对比。说明模态参数所显示的特点与其宏观特性是吻合的。