结构动力分析的静态子结构法

文中把静态子结构法与 Ritz 向量直接叠加法相结合,构成了结构动力分析的静态子结构方法,这一方法对于大型结构的动力分析问题是十分有效的。     

非均质柔性杆撞击瞬态动力学动态子结构法

该文运用固定界面模态综合动态子结构法,研究非均质变截面杆受刚性质量轴向撞击问题,导出了用模态坐标表示的瞬态动力学方程,并讨论了撞击初始条件确定的两种方法。数值仿真表明:该方法能够计算非均质变截面杆轴向撞击的复杂撞击力变化形式、撞击瞬态波在杆中的传播过程以及撞击瞬态动力响应。算例的数值计算结果表明:当单元总数为180个,且仅保留2阶固定界面主模态时,计算结果已经收敛,与理论解相比,计算精度较高。因此,当选取更多单元总数和更高的主模态时,该方法有可能被应用于复杂的柔性结构撞击瞬态动力学的研究中。     

挠性机器人机构频率分析的自由子结构法

频率分折对于设计出好的动力学和控制性能的机器人有重要意义。机器人关节是一种复杂连接,不能用常规的子结构法分析。本文将双协调动态子结构法和中用于连接件耦台系统的模态综合法相结合,当子结构模态分析完成后,先实现系统方程的弹性耦合,再利用位移和对接力协调关系进行系统方程装配和座标缩减。用带有集中质量的空间梁单元模拟结构,子结构全为悬浮体,在局部座标系中求出刚体模态、保留主模态和剩余惯附模态。全部过程编成计算机程序。实例计算表明了该法的有效性。     

基于PVM的网络并行子结构共轭梯度法

网络并行环境是近年来国际上并行环境的一个重要方向,ＰＶＭ是当前最流行的支持异构或同构型网络并行计算的软件平台之一。本文采用子结构共轭梯度法研究了基于ＰＶＭ的网络并行有限元,该方法将有限元网格划分为ｎ个子结构,再将ｎ个子结构的数据分送给网上ｎ台可用微机,ｎ台微机并行形成和组集ｎ个子结构的劲度矩阵和荷载列阵,然后采用预条件共轭梯度法并行求解结点位移,最后ｎ台微机并行对ｎ个子结构进行应变和应力分析。该方法不需形成结构的总体劲度矩阵和荷载列阵,可同时迭代求出所有结点位移,且比一般的迭代法收敛要快。算例表明此种并行子结构共轭梯度法在网络上能获得较高的并行加速比。     

子结构法在结构拟动力试验中的应用

本文从子结构的原理出发，推导了子结构法法用于动力分析的基本公式，对在地震作用过程中，已知结构的线性反应部分和非线性反应部分的情况，采用线性子结构与非线性子结构耦合的分析方法，这样不仅节省费用，并且概念明确，有助于将结构分析的重点放在非线性反应部分，在此基础上，借助于结构振动的主模态，提出了采用耦合法进行拟动力试验的方法，并通过一模型的拟动力试验就计算方法和模型结构的若干反应性能进行了探讨和研究。     

基于子空间法与子结构法时变结构连接处的物理参数在线辨识

结构系统连接处的物理参数对于系统建模具有极其重要的影响,如何准确合理地辨识出结构系统连接处的物理参数一直是人们研究的热点,也一个存在相当大难度的问题。一般利用传统的子结构法进行参数辨识,还仅局限于针对非运动状态下系统结构连接处的物理参数识别问题。文中在传统子结构法的基础上,提出一种计算结构系统在运动状态下连接处时变物理参数在线辨识方法,这种方法分两步对系统进行辨识。首先利用子空间法实时辨识出时变结构系统的特征值与特征向量,然后利用辨识出的特征值与特征向量以子结构法为基础在线辨识出连接处的物理参数。通过改变子空间法的Hankel矩阵的分解方法提高计算速度。文中仅用响应数据形成子空间法的脉冲响应矩阵。通过仿真分析验证方法的有效性。     

并联机床进给传动系统弹性动力学建模方法研究

利用动态子结构法研究一种外辐驱动可实现3平动自由度并联机床进给系统的动力学建模方法。首先将原系统分散成若干子结构,在建立各自动力学模型后,借助边界条件经综合得到系统的动力学方程。该方法手续简便、计算效率高,便于讨论结构参数对低阶模态的影响规律,故为这类复杂时变系统的动刚度预估和动态设计奠定了坚实的理论基础。     

半柔性悬挂结构分析的子结构模态法

针对一种半柔性悬挂减振结构提出其简化计算方法。根据这种结构的特点,将柔性悬挂层作为连接子结构,应用子结构模态综合法分析结构动力特性,得到结构的简化运动方程;分析了柔性层与悬挂楼面层间刚度比和综合模态数对结构简化计算精度的影响;提出了确定参与综合模态数的选取方法;基于模态综合法进行了算例的时程分析对比。结果表明:采用合理的子结构模态法减少了参与结构分析的自由度数目;综合模态数对结构计算精度的影响更显著。子结构模态法具有应用方便、计算精度高的特点,完全可以满足工程分析的需要。     

三峡工程齿轮齿条爬升式升船机设计

三峡升船机具有提升重量大、升程高、上下游通航水位变幅大、水位变率快等特点,是目前世界上规模和技术难度最大的升船机。经过方案比选,三峡升船机最终确定采用齿轮齿条爬升式,其设备构造复杂,制造、安装及土建结构施工精度要求很高,并首次采用中德联合设计方式。概要介绍了三峡工程齿轮齿条爬升式升船机的总体布置、以及塔柱结构、重要设备的设计方案与关键技术。     

基于动态子结构法的加筋圆柱壳冲击环境预报

目前舰艇冲击环境预报已越来越受到各国海军重视,其主要的研究手段包括有限元数值仿真和实船水下爆炸试验。由于实船试验耗费大量人力、财力资源且受实验环境干扰较大,不具备重复性,而现代计算机技术发展使得有限元数值仿真模拟舰艇大型复杂结构提供可能,但是舰船局部细化设计过程中,修改局部参数仍然需要对整体结构进行仿真计算,计算机仿真过程中依旧消耗大量计算资源、时间成本。因此本文以保证数值仿真精度同时降低计算成本为根本目的,旨在提供一种基于子结构方法的舰艇整体结构模态信息求解和水下爆炸载荷作用下冲击环境预报技术。     

Research on fatigue reliability prediction model and structural improvement of welded drive axle housing based on master S-N Curve method

Fatigue reliability prediction of welded structures is mainly based on nominal stress or hot spot stress method, but there are some problems such as grid sensitivity and joint geometry dependence. The Master S-N curve method can solve these problems well, but the corresponding reliability model needs to be studied. In this paper, the fatigue reliability model of welded structures based on the Master S-N curve method is studied. Considering the randomness of life and the correlation of failure, a reliability model is proposed, which reduces the computational burden by establishing a median damage-random threshold rule. Taking the welded drive axle housing as an object, the system reliability is analyzed under the bench test condition, and verified by the experimental data. After the verification, this method is used to predict the reliability of the axle housing under variable amplitude loading collected in the test field, and the results are verified by Monte Carlo (MC) method. When the P-S-N curves are parallel, the model is accurate, which is the characteristic of the Master S-N curve method. This method only needs to input the median damage value of the weak part, which is easy to be applied. This method can speed up the reliability prediction cycle of welded structures, which is beneficial to product innovation and optimal design. Finally, an improved design scheme is proposed for the weak parts of welding, and the effects of welding leg width, welding depth, and closed weld on fatigue life are revealed.     

Novel dynamic modeling of feed drive system using subspace method

An innovative approach is proposed in this paper where the subspace identification method (SIM) is applied to develop a dynamic model of a feed drive system. Unlike the lumped parameter or finite element models, the SIM determines the state space model by utilizing the acceleration profile of the interpolator as the input signal and the acceleration of the moving platform as the output signal. It is found that the model obtained from the SIM can determine the dominant modes which are excited during the motion. The twisting and longitudinal modes are identified from the frequency response diagram and modal analysis. It is shown that the novel model can be used to evaluate the dynamic responses under various trajectories with different accelerations and jerks. Experimental results shows that the subspace model can predict the vibration of the XY table quite accurately with the RMS (root mean square) error less than 20%.     

自动猫道起升系统动力学模型与分析

在对钢丝绳拉升式自动猫道进行现场试验时发现钢丝绳载荷波动明显,无法完成目标重量管柱的起升.为此,分析了钢丝绳拉升式自动猫道的结构与运动特性,并基于达朗贝尔原理建立了自动猫道的动力学模型,采用MATLAB软件进行数值求解并分析了基座上挡块与坡道底端的距离、移送臂与支撑臂的铰接位置、支撑臂长度对钢丝绳载荷的影响,分析得出将基座上挡块调整至坡道底端、合理降低支撑臂长度能有效降低起升过程所需钢丝绳拉力.依据分析结果调整自动猫道结构尺寸后进行现场试验,液压绞车的最大起升油压下降超过2 MPa,自动猫道机起升能力得到提高.该分析与实验结果可为钢丝绳拉升式自动猫道结构设计与优化提供指导.     

一种基于Bayes方法的随机模型修正方法

提出了一种随机模型的修正方法用以估计结构参数的统计特性.基于Bayes方法的参数估计原理,将需要修正的结构参数的均值和方差看作符合一定先验概率分布的随机变量,根据核密度估计原理构建得到似然函数,进而使用基于差分进化的MCMC方法估计参数的后验概率密度,并根据最大后验概率密度准则估计结构参数的均值和方差.同时使用Kriging方法建立了结构输入和输出之间的代理模型,保证计算精度的同时极大地节约了计算时间.数值算例验证了本方法的可行性.     

基于模型的工艺信息标识方法研究

实现工艺信息在三维模型上的标识是目前三维数字化工艺研究的热点.针对此问题,论文提出了一种基于MBD技术和GB/T 24734-2009的机加工工艺信息标识方法.该方法有效地规范了机加工工艺信息标识符号的构建和组合方法,并通过三维标注实现工艺信息与模型的关联,使工艺设计人员和制造人员能快速直观地浏览与获取加工工艺信息.在以上研究的基础上,基于Pro/E平台进行二次开发,并通过实例验证了该方法的可行性和实用性.     

采用多自由度转子模型的电磁轴承支承特性测试方法

为描述主动电磁轴承的支承特性,通常是沿袭传统机械轴承支承的刚度阻尼概念,称之为等效刚度和等效阻尼。由于电磁轴承的支承特性与其控制策略有关,因此确定电磁轴承的等效刚度和等效阻尼值相对困难。已有的电磁轴承等效刚度和阻尼测试方法大多是基于单自由度模型的,难以用于实际多自由度电磁轴承-转子系统的刚度阻尼测量,甚至无法实际操作。针对上述问题,首先从理论上分析了采用等效刚度和等效阻尼概念表示电磁轴承支承特性的描述局限性和适用范围,然后提出了一种基于多自由度转子模型的对电磁轴承等效刚度和等效阻尼进行直接测量的方法。实验结果表明该方法能够实时地对电磁轴承-转子系统的等效刚度和阻尼值进行准确识别,其结果可以作为电磁轴承动力学特性研究的依据。     

基于CAN总线的纯电动汽车驱动控制系统仿真与测试

根据CAN总线通信原理,设计纯电动汽车驱动控制系统网络结构,参照SAE J1939协议制定纯电动汽车驱动控制系统的CAN通信协议,并利用CANoe对总线系统进行性能仿真分析,最后采用Matlab/Simulink软件结合CANcaseXL总线分析仪对纯电动汽车电机驱动控制系统进行硬件在环测试。通过仿真及测试实验,验证CAN通信协议及电机驱动控制系统的有效性。     

某型装备动力传动系统监测方法与监测设备设计

针对某型装备技术状况监测水平较低、缺乏车载自动化监测设备的问题,以动力传动系统为研究对象,设计技术状况监测方案,建立基于多参数的技术状况监测评估模型,并开发技术状态监测和评估诊断软件平台及状态信息管理数据库;研发嵌入式的在线机内监测装置,由驾驶员显示终端、主控机、工况参数监测模块、发动机监测模块、变速箱监测模块和传动箱监测模块构成,能够实现动力传动系统状态信息的自动化监测、诊断与评估,为装备的使用和维修保障提供技术手段。试验分析表明:该监测装置可靠实用,监测方法准确有效。     

基于MBC的模型结构振动控制实验研究

基于市场机制控制策略（Market-based control, MBC）是一种多目标优化算法。为检验MBC在实际结构振动控制中的控制效果,本文进行了基于MBC的模型结构振动控制实验研究。实验选用压电陶瓷片作为驱动单元和传感单元,在dSpace系统平台下,结合Matlab/Simulink工作环境,完成了MBC控制算法在实际模型振动控制中的应用。实验过程中分别对自由振动（无控）状态下和MBC控制状态下的模型结构进行了振动反应测试,获得了模型结构在输入同一正弦激励后自由振动与MBC控制状态下的结构振动响应,并对实验结果进行了对比分析。实验结果表明,MBC算法应用于实际结构中具有较好的减振控制效果     

基于云模型的物元综合评估方法

将云模型与物元理论相结合，提出了一种基于云模型的物元评估方法，构建了云模型与物元理论相结合的综合评估模型．重点分析了云与数值、云与数值区间以及云与云之间的关联度计算方法，并应用示例说明了谊方法的使用．最后由实例可以看出，所提方法实现了基于语言值的不确定评估．