叠层板状结构流致振动特性研究

将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究,在势流理论下,基于输流管道的哈密顿原理,建立叠层板状结构的流致振动模型,用微分求积法对模型的运动方程进行求解,研究系统零流速状态的固有频率和模态,运用特征值分析与响应分析结合的方法,确定系统失稳的临界流速与形式。结果表明,悬臂支承模型发生颤振失稳;两端固支模型发生屈曲失稳。     

基于快速独立分量分析的模态振型识别方法研究

摘要：快速、准确地识别出结构的模态参数,特别是结构的振型是结构损伤精确识别与健康监测的重要前提。大多的模态参数识别时域方法都是从曲线拟合的角度或解算特征值的过程来实现。振型向量通过求解各阶模态的留数获得,这些方法依赖于模态频率与模态阻尼的识别。本文提出一种模态振型的直接提取方法,该方法基于快速独立分量分析技术,以模态响应之间的独立性构造目标函数,通过优化目标函数寻求振型向量的最优解,直接从结构自由响应或脉冲响应的数据矩阵中提取结构的振型向量。三自由度数值算例表明该方法有效,具有很高的识别精度且对测量噪声具有很好的鲁棒性。     

复振型导数计算的可变移频值方法

实际结构系统由于存在多种不同性质的阻尼其动态特性很复杂,振型导数的计算也比较困难。采用模态加速和移频的思想发展了一种基于模态叠加的复振型导数计算方法。首先对控制方程进行移频处理,利用广义幂级数展开式获得模态迭代公式,并利用迭代结果与各阶振型表示复振型导数;然后把系统的广义动柔度矩阵表示为已知的低阶模态与截断的高阶模态之和,高阶模态部分采用多个矩阵多项式与一个广义幂级数的乘积表示,并利用系统的低阶模态和系统矩阵进行计算;各阶移频值表示为相应的移频系数与复特征值的乘积,它们仅与最低阶模态移频值的模和本阶模态的单位复特征值有关,而最低阶模态的移频系数通过精度分析获得。给出了合适的模态加速迭代次数。该方法仅需进行一次系统矩阵的分解就可获得高精度的多个复振型导数。算例表明方法正确、高效。     

轴对称结构模态振型的径轴向切比雪夫矩函数描述方法

构造出径轴向切比雪夫矩函数,能够直接描述三维轴对称结构的模态振型特征。基于径轴向切比雪夫矩从大量的模态振型数据中提取特征矩集,从而实现振型数据的压缩及特征提取,并利用特征矩集精确重构振型。基于径轴向切比雪夫矩函数的模态振型描述的优势在于能描述轴对称结构的重模态,从而弥补相关性分析中MAC对于重模态描述的不足的缺陷。通过对三维轴对称结构的有限元仿真,验证了径轴向切比雪夫矩函数能够直接描述三维结构的模态振型,并能很好描述轴对称结构重模态的特性。     

主动杆系结构的模态性质分析

本文对主动杆系结构进行了模态分析,指出了主动杆系结构有左右模态振型之分,不同阶的左右模态振型关于结构系统加权正交;解释了左右模态振型不同的物理意义：右模态振型是主动结构系统真正意义上的振型;而左模态振型是主动结构系统的转置系统振型,它是外界因素对主动结构系统的影响程度,表征的是外界因素的模态分量。主动结构的模态是检验结构性能的主要指标,也是结构设计的目标函数,所以对主动杆系结构模态的分析研究有着很重要的理论和现实意义。最后,用数值算例进一步说明主动杆系结构的模态性质。     

主动杆系结构的模态性质分析

对主动杆系结构进行模态分析,指出主动杆系结构有左右模态振型之分,不同阶的左右模态振型关于结构系统加权正交;解释了左右模态振型不同的物理意义:右模态振型是主动结构系统真正意义上的振型;而左模态振型是主动结构系统的转置系统振型,它是外界因素对主动结构系统的影响程度,表征的是外界因素的模态分量。主动结构的模态是检验结构性能的主要指标,也是结构设计的目标函数,所以对主动杆系结构模态的分析研究有着很重要的理论和现实意义。最后,用数值算例进一步说明主动杆系结构的模态性质。     

基于现代谱估计理论的工况模态分析

大型结构如涡轮发动机，桥梁和淑海建筑等通常都处于变化非常大的一种工作环境之下，承受某种随机的环境激励，这时就需要直接利用工况条件下的响应数据提取模态参数。根据环境激励技术（NExT)的相关理论，线性结构中白噪声响应之间的相关函数与系统的脉冲响应函数具有类似的数学表达形式。本文首先将上述结论推广到复模态中，然后采用现代谱理论，运用谐波恢复的扩充的Prony方法，从相关函数中提取环境激励下的结构的模态参数，该方法由于对实模态和复模态进行了统一的处理，因而对于实模态和复模态都适用，通过仿真数值算例表明，该辨识方法对于环境激励下的系统辨识是合理有效的。     

频响函数残差法在有限元模型修正中的应用

准确的有限元模型能够真实有效地反映实际结构的动态信息,为缩小结构建模中的误差极有必要对结构有限元模型进行修正。目前,基于模态频率、振型和频响函数的模型修正方法应用最广。其中基于频响函数的修正方法避免了模态参数识别过程的误差,且不受测试自由度数限制,与模态频率和振型的模型修正方法相比更具有优势。基于频响函数的修正方法按目标可分为频响函数相关性法和频响函数残差法。频响相关性法立足于形状和幅值相关性与参数灵敏度的关系,与频响函数残差法相比,丧失了频响函数与设计参数的直接关联,导致在部分结构模型修正中出现振荡不收敛现象。为此,基于实际测试结构对比研究两种方法在有限元模型修正中的应用,并分析频率点数和频带范围对基于频响函数残差法的模型修正的影响。结果表明频响函数残差法能够稳定收敛且具有高效性;同时,合理的频率点数和较宽频带范围有利于提高频响函数残差法的修正效率。     

基于复模态理论研究线性周期时变齐次系统的动态特性

线性周期时变齐次系统的状态方程经李亚普诺夫变换后，周期系数线性时变振动系统转化为一非齐次定常线性系统。对于拓补等价定常线性系统，可视为复模态系统，系统具有复模态和复振型。通过研究发现，线性周期时变齐次系统的模态不仅具有复模态的性质，而且为周期时变性。     

基于复模态的结构有限元动态模型修正理论

本文首先基于对阻尼的理解以及振动系统为实模态的一组充分必要条件，提出了用于复模态结构修正的恰当的阻尼模型和阻尼误差模型，进而结合复振型正交条件给出了修正模型及计算方法，并总结了这一方法的优点。     

连续矩形板横向振动固有特性的计算

本文给出了中间有任意个平行于边界的单向和双向连续支承矩形板的横向振动特性的一个近似算法,将基函数选择为梁函数与多项式函数的叠加,利用李兹法近似求解固有频率,公式简单、易程序化,且有较好的精度。本文最后给出了几个算例,并与已有结果进行了比较。     

基于格林函数的多跨钻柱系统的振动特性分析

随着油气勘探开发向着深层、深水及非常规等复杂领域的不断扩展,钻井面临的井况与约束条件更加苛刻,钻柱的动力学特性更加复杂,失效问题频发。该文应用格林函数理论对多跨旋转钻柱双向耦合动力学特性进行了定量分析和研究。考虑多稳定器及不同约束条件,以钻柱整体为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁模型和Hamilton原理建立了具有广义边界约束条件及多稳定器的旋转钻柱双向耦合动力学方程。采用分离变量法、Laplace变换及Laplace逆变换求解所获得的振动微分方程,得到了旋转钻柱系统横向振动的格林函数解以及以格林函数为基础的多跨旋转钻柱系统的闭合形式的模态函数及隐式的频率方程。定量地分析了稳定器位置、弹簧刚度系数与稳定器个数对钻柱系统振动特性的影响。数值结果表明:稳定器位置与固有频率的关系曲线中有相应阶次数目的峰值;随着等效弹簧的刚度系数的增大,系统的固有频率随之增大,但当刚度增加到一定值时,系统的一阶和二阶频率将趋于稳定。研究结果有助于深化对多跨旋转钻柱的动力学特性规律的认识,为提高钻速、减少钻柱失效及钻柱钻井技术的应用提供了新的研究方法和理论依据。     

汽车悬架系统的分段线性非线性振动机理的研究

以悬架的分段线性非线性动力系统出发,建立了汽车两个自由度系统的模型和非线性运动微分方程。用非线性理论KB法得到的幅频响应函数中,呈现了非常丰富的非线性特征,并讨论了非线性弹簧刚度、阻尼系数、地面不平度和缓冲簧间隙对共振曲线的影响。由理论和数值计算画出的幅频特性曲线基本吻合,可为汽车悬架系统的分段线性非线性振动的参数识别、稳定区域的分析研究和优化设计提供理论依据。     

两侧受液时悬臂梁的自由振动分析

本文研究悬臂梁在两侧受有液体作用时的横向自由振动问题,给出了两侧液深不等时悬臂梁自由振动的振型函数和固有频率的精确计算公式,结果可由计算机解出。分析表明,液体对悬臂梁自由振动的影响等效一附着于梁上的广义分布质量。     

热连轧FTSR 轧机振动研究

该文针对某FTSR 热连轧机的异常振动问题,利用现代遥测系统和ANASYS 中谐响应分析模块对轧机的振动特征进行了测试和研究,得出FTSR 轧机异常振动是由主传动控制系统振荡与轧机辊系水平振动固有频率接近引发的。当扭振的频率与辊系的水平固有频率相等时,轧机产生的水平振动最为强烈。研究结果为抑制轧机振动提供了实验数据和理论依据。     

核电站反应堆冷却剂泵的地震响应分析

核电站反应堆冷却剂泵（又称核主泵）是核岛中的唯一旋转核心设备，其运行的可靠性与否直接影响到核电站的安全性。采用响应谱法，多地震谱，多输入方向对某核电站冷却剂泵进行动力学特性及地震响应分析，得出其模态，并找出地震工况下可能发生破坏的环节以及最不利和有利地震谱输入方向，从而可以使反应堆冷却剂泵在核电站的设计、安装过程中避开地震多发方向对它的最大破坏。为结构的设计、安装提供依据。     

Vibration characteristics of FGM circular cylindrical shells using wave propagation approach

In this paper, the wave propagation approach is employed to study the vibration characteristics of functionally graded material circular cylindrical shells. Axial modal dependence is approximated by exponential functions. This is a very simple and easily applicable technique. This avoids a large amount of algebraic manipulations. A theoretical analysis of shell natural frequencies are conducted for various boundary conditions. Validity and accuracy of the present method are confirmed by comparing the present results with those available in the literature. A good agreement is observed between the two sets of the results.     

经典边界条件黏弹性Pasternak地基上Bernoulli-Euler梁横向自振特性分析

自振特性在结构的动力分析中具有重要的意义。将回传射线矩阵法(MRRM)推广到地基梁自振特性的研究中,通过节点力平衡和位移协调方程及对偶局部坐标系下单元相位关系,建立两端简支、两端自由、两端固支、简支-自由、简支-固支及固支-自由这六种边界条件下黏弹性Pasternak地基上的Bernoulli-Euler梁的回传射线矩阵,进而得到其频率方程。根据单一局部坐标系下的边界条件,推导出模态函数解析表达式,进一步根据正交归一化条件求解模态函数表达式中的未知参数。通过具体算例验证了回传射线矩阵法求解的正确性,并对不同边界条件下的自振频率、衰减系数及模态函数进行了分析。为黏弹性地基梁的振动特性研究提供理论基础。     

点载静力梁函数在求解矩形薄板自振特性中的应用

本文选择一组点载静力梁函数作为基函数，应用李兹法近似求解矩形薄板的自振特性，计算了多种边界条件下各种长宽比的矩形薄板的自振频率，与其它方法相比，本文方法具有很好的精度和收敛性，且计算非常简单直接。     

超长斜拉索张力振动法测量研究

研究超长斜拉索张力的振动测试方法.索力振动测试过程中用人工激励也很难获得超长斜拉索的低阶振型,此时采用高阶频率多阶差平均的办法求取基频往往误差较大;从考虑了抗弯刚度和垂度影响的斜拉索横向自由振动方程出发,通过对拉索进行单模态振动分析得到其自由振动频率变化规律,将计算结果与实测数据比较,进而确定频谱分析得到的拉索高阶振动频率对应的模态阶数,由此对索力计算公式进行了修正,从而拓展了振动法测量斜拉索张力的适用范围;最后结合具体工程实例进行了讨论分析.