求解运动激励结构动态响应的固定边界-模态叠加法

针对运动激励下结构动态响应的模态叠加法求解问题,在分析传统的大质量法、大刚度法的局限性的基础上,提出一种新的运动激励转化方法——固定边界-模态叠加法:基于响应等效和约束反力动力平衡原理,将运动激励转化为其作用单元的等效节点载荷,并在运动激励自由度上施加固定约束,进而可以采用一般的力激励模态叠加算法进行结构动态响应计算。固定边界转化方法没有改变原有结构的固有振动特性,在理论上是精确的,克服了大质量法、大刚度法需要补充新的单元修改有限元模型和人为选择参数的缺点,并且可以通过局部有限元网格细化,提高转换载荷矢量近似计算的精度。通过一个平面应力结构的频率响应分析和一辆轻型货车三维板壳模型的瞬态响应分析验证了固定边界-模态叠加法的有效性。     

动力响应问题的一阶摄动传递矩阵法

基于Riccati传递矩阵法，给出了一维不确定参数结构系统动力响应问题的一阶摄动计算方法。该方法在用于求解一维结构系统动力响应问题时，不需要按振型展开，因此，可以避免基于有限元法的矩阵摄动所带来的模态截断误差问题，从而提高分析结果的精度。算例对简支梁和锅炉给水泵转子的动力响应问题进行了一阶摄动分析；当ε较小时，一阶摄动计算结果和精确计算结果吻合良好。     

机械结构的动特性设计（五）：响应预测和激振力的识别

给出了复杂结构振动响应预测的模态模型表达式,分别讨论了周期激励、瞬态激励以及随机激励三种情况。考虑到应力设计是强度和疲劳寿命估计的重要依据,因此本文同时给出了上述三种激励条件下的应变响应预模型,据此可以进行有关截面的应力估计。最后,讨论了激振力的识别问题。     

基于模态空间H_2范数的压电柔性梁结构动力学模型降阶

利用模态的空间H2范数作为各个模态对多输入-无限维空间分布输出的压电柔性梁结构动力响应贡献大小的度量,并给出了一种根据各个模态对结构动力响应的贡献大小,对带有多个压电作动器块、输出为空间分布的柔性结构进行模态挑选而获得降阶模型的方法。最后以柔性简支梁结构为例给出了仿真结果,并与常规的模态截断方法进行了比较。     

单输入多自由度系统自然激励技术的解析格式

自然激励技术的提出为大型复杂工程结构环境激励下的模态提取提供了一条新的途径,但对于单输入的情况存在以下问题:白噪声激励下结构系统位移响应的互相关函数公式中的相位角和幅值缺乏解析表达式;当动力荷载恰好作用在系统某阶振型的节点时可能出现的现象缺乏分析和物理解释.发展了单输入自然激励技术,推导了白噪声激励下结构位移响应的互相关函数,给出了其中相位角和幅值的解析表达.研究发现,当单输入动力荷载恰好作用在系统某阶位移模态的节点时,任意两自由度位移响应的互相关函数中将不含有频率值等于该阶模态有阻尼固有频率的简谐成分,即该阶模态的信息在互相关函数中得不到反映.     

多支承转子系统弯曲振动分析方法研究

提出一种描述多支承转子系统弯曲振动的数学模型;应用二分法和LU分解法综合计算弯曲自由振动模态,应用Newmark时间差分法和空间五点差分法综合求解弯曲强迫振动动力响应;针对300 MW汽轮机组模型,进行模态分析以及多种激励下的位移响应计算。模态分析、响应计算结果与现场实测数据较为吻合,说明了所建立的动力学模型与采用的计算方法的有效性。     

船用离心风机内部流动诱发蜗壳振动的数值研究

针对船用离心风机内部非定常流动诱发蜗壳结构振动响应,发展了一种数值计算方法,该方法首先通过风机内部非定常流场计算获得振动激励源,其次采用流固弱耦合算法实现节点的插值和载荷加载,最后基于有限元的模态叠加法得到蜗壳结构动力响应。流场压力脉动和振动计算结果和实验测试结果分别做了对比,结果吻合较好,表明本文的方法能较准确地模拟叶轮机械内部流动诱发外部壳体的振动响应。从流场和振动响应两个方面阐述了流动诱发振动的机理:基频的非定常气动力是流固耦合振动的主要激励源,基频分量在振动的频率响应函数中占据主导地位,蜗壳的最大振动响应是基频下的非定常气动力和基频振动模态共同作用的结果。     

基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法

为了从结构脉冲响应信号中精确识别结构模态参数,提出一种基于Laplace小波相关滤波的结构模态参数精确识别方法。首先对结构的脉冲响应信号进行经验模式分解,将结构多阶模态响应信号分解为与各单阶模态响应信号一一对应的分量,再对这些分量分别进行Laplace小波相关滤波便可准确识别结构的各阶模态参数。仿真信号的计算结果表明该方法可以得到精确的阻尼固有频率,并能准确地锁定阻尼比。悬臂梁力锤激励试验结果表明该方法在实际结构的模态参数识别中也非常有效。     

粘弹性复合结构动力响应数值分析方法

应用有限元方法进行粘弹性复合结构动力学响应分析时，由于粘弹性材料的时 变特性使动力学方程难于求解，本文给出了一种基于模态叠加法及迭代法相结合求 解复合结构动力响应的数值方法。首先利用复合结构的弹性模量系统特征解将复合 结构动力学方程变换为耦合的模态方程，其次采用迭代法求解耦合模态方程。通过 算例表明了该方法具有较高的计算精度及迭代过程具有较好的收敛性。     

一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法

提出了一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法。首先,将结构反应信号用经验模式分解方法分解成一系列固有模态函数;然后,利用固有模态函数在结构损伤前后的能量分布变化来表征结构因损伤引起的动力特性改变;最后,计算结构的损伤预警指标。应用该方法对健康监测Benchmark模型结构进行分析,采集模型在锤击激励下结构损伤前后的动力响应,计算了结构损伤预警参数及其损伤预警指标。试验数据分析表明,基于经验模式分解的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,能够准确地判断结构初期损伤的发生。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

天线座结构的试验模态与理论模态的分析比较

针对某跟踪雷达天线座结构系统的动态特性研究问题,运用脉冲激励模态检测方法,将得到的试验模态与有限元分析的理论模态进行了比较,详述了试验模态和有限元模态分析建模应遵循的原则,对指导天线座工程结构研制具有很好的参考价值。     

AGS结构的损伤定位仿真

为了检测先进复合材料格栅结构(AG S)的损伤所在位置,提出了通过计算结构在损伤前、后模态曲率差的方法,来进行计算和分析。建立了格栅结构在有约束条件下的有限元模型,通过AN SY S中的模态分析得到模态振型位移值,计算了结构损伤前、后的模态曲率差,通过这一指标对结构的损伤进行辨识,并分析了采用多阶模态的计算效果。结果表明,通过第1阶模态振型模态曲率差的计算,可对单损伤状况做出有效的检测;对于多损伤工况,需使用前3阶模态的曲率差进行分析,才能有效检测损伤的位置。     

轿车车室声固耦合系统的模态分析

车室声学模态分析是汽车NVH特性研究的重要内容,识别系统模态对避免声学共振、降低车内噪声有重要意义。利用有限元法建立某轿车车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。列出三个系统的有限元方程式,使用MSC.Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学系统的声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析。测量车内纵向对称面上的等声压线以验证仿真结果。结果表明：结构与空气的相互作用将改变原系统(车身结构或车室空腔)模态的频率和振型,并将引起另一个系统产生相应模式的振动;系统第一阶声学模态为纵向声学模态,其振型的试验结果与仿真结果在分布特点、变化趋势等方面符合较好。     

重卡驾驶室的声固耦合模态分析

利用有限元法建立某重卡驾驶室车身结构和车室空腔模型,并建立了考虑结构与空气之间相互作用的车室声固耦合系统模型。使用Nastran软件对三个模型的模态进行仿真计算,对结构的模态频率和变形部位、空腔声学模态频率和声压分布情况以及耦合系统中结构和声学空腔模态频率和振型的变化进行了详细分析,为下一步的车身设计和改进提供了依据。     

整体式挤压油膜阻尼器对管道振动抑制试验

Z型折叠机翼在大气中飞行时会呈现不同的形态,其结构动力学特性变化明显,对其模态特性的分析是研究其结构特性的重要研究方法。首先,简要介绍模态分析技术以及PolyMAX法识别模态参数的基本原理;其次,结合试验模态分析和工作模态分析方法,对设计加工的Z型折叠翼模型在不同折叠形态下进行了模态实验;最后,对获得Z型折叠机翼实验模型的前5阶模态参数。结果表明,Z型折叠板在不同折叠角度下,各阶模态振动差异很大,其中折叠角度为90°时,结构更加稳定。     

Uncertainty calculation in (operational) modal analysis

In (operational) modal analysis the modal parameters of a structure are identified from the response of that structure to (unmeasurable operational) perturbations. A key issue that remains to be solved is the calculation of uncertainty bounds on the estimated modal parameters. The present paper fills this gap. The theory is illustrated by means of a simulation and a real measurement example (operational modal analysis of a bridge).     

虚拟模态实验室的设计与实现

基于模态测试的原理,运用Unity3D,结合3DMax等软件的开发环境,基于C#编程语言建立一个模态测试虚拟仿真实验室,以进行简单的模态测试实验,满足实验者掌握模态测试的学习需求,并且该虚拟实验室还同时具有对结构进行修改、设置噪声分析结构的频率变化等多种功能.     

客车车身骨架的有限元分析

以客车的车身骨架为研究对象,采用有限元分析的方法对其进行静强度分析和模态分析。在研究过程中,采用Pro/E软件建立车身骨架的三维几何模型,再以ANSYS软件进行静强度分析和模态分析。以“威尼斯之旅”车身骨架为例,对其进行了静强度和模态分析;指出了该车的车身骨架在设计中可能存在的问题,针对这个问题提出了改进方案,并取得了较好的效果。     

水工泄水结构振动的模态分析与有限元综合法

本文在回顾模态识别和动特性灵敏度分析的基础上，探讨了结构动力修改的模态分析、有限元综合法，并通过动态响应的计算机仿真分析方法进行方案评估。通过工程实例，分析了结构物理参数（刚度、质量）对模态频率、振动位移的灵敏度，取得了动态薄弱环节及优化方向。通过系列动力修改及响应仿真分析，取得抗振优化方案。