基于特征值灵敏度修改的叶轮结构改进设计

在应用Ansys软件进行叶轮模态计算时，确定叶轮的结构尺寸是建立实体的重要步骤。在引入特征值灵敏度修改理论，给定第一阶固有频率修改数值的条件下，对叶轮的刚度进行了修改。确定出关键尺寸后，对叶轮进行了有限元计算和实验模态分析；比较了二者结果和分析了误差并最终给出了符合设计要求的定型叶轮。     

链式结构系统动力特性的灵敏度分析

提出了一种求解链式结构系统的动力特性灵敏度的解析方法。首先根据结构系统振动的传递矩阵法建立了求解系统动力特性(固有频率和模态振型)的方程,在此基础上对系统动力特性的灵敏度进行了分析,导出了系统固有频率和模态振型对结构参数灵敏度的计算表达式。最后通过算例说明了文中模型的合理性和求解方法的有效性,并获得了一些有意义的结论。     

转子动力学系统的灵敏度分析与动力学修改

给出了基于Riccati传统矩阵法的转子动力学系统固有特性的灵敏度分析和相应的动力学修改方法。该方法避免了模态坐标下的系统灵敏度物理意义不明确的缺点,可以直接计算出转子系统的固有频率或临界转速对系统的各种结构参数和物理参数的灵敏度,相应的动力学修改结果在很大范围内能满足工程实际的精度要求。     

特征值灵敏度分析的一阶摄动法

用一阶摄动法导出了线性阻尼振动系统特征值的灵敏度公式。理论分析表明,由Jacobi导出的无阻尼情况下的特征值灵敏度公式为本文公式中当阻尼矩阵恒为零矩阵时的特例。     

压缩机转子系统的振动可靠性灵敏度设计

为了对压缩机类复杂的转子系统进行可靠性灵敏度设计,探讨可靠度与基本随机变量之间的关系,得到不同随机变量对可靠性的影响程度。通过引入隔离裕度和放大因子的概念,在转子系统动力响应的基础上,预测系统实际隔离裕度与许用隔离裕度。首先,根据许用隔离裕度不超过实际的隔离裕度的关系准则,针对压缩机类转子系统提出了一种基于共振失效的振动可靠性模型;然后,利用神经网络模型代替了有限元模型建立了复杂结构的可靠度与基本随机变量的强非线性关系;最后,以某齿轮转子系统为例,应用可靠性设计理论求解某转子系统危险位置的可靠度,应用可靠性灵敏度理论得到了系统均值灵敏度和方差灵敏度。     

用复模态加权正交性分析实模态振动系统的逆特征灵敏度

本文提出一种分析实模态振动系统逆特征灵敏度方法。该方法基于实模态是复模态的特例这一事实。从复模态振动型加权正交性出发，推导出实模态系统的逆特征灵敏度计算公式。文中给出的结构动力修改逆问题简单算例表明，本文方法预估出的结构动态特性逆问题修改方向，具有较好的准确性。     

基于矩阵变换的多刚体系统振动分析符号建模

针对复杂多刚体系统振动分析问题,提出一种基于矩阵变换的符号建模方法.采用矩阵和矢量对刚体质量惯量、弹簧-阻尼连接参数、约束和空间运动状态进行整体定义,使符号推导简捷明了.将振动状态下刚体小位移线性化,通过线性变换描述不同点相对于不同坐标系位移之间的关系.分别针对无约束和开环约束多刚体系统采用拉格朗日方法导出适于作控制和振动分析的线性常微分方程,揭示了两组方程与表征系统约束拓扑信息的系统约束坐标变换矩阵之间的关系.进一步阐述一般开环约束系统中系统约束坐标变换矩阵的构造方法.数值仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

结构特征值灵敏度的半解析伴随变量法

灵敏度分析在结构优化设计和可靠性分析中起着至关重要的作用。针对特征值敏度的解析法在有限元分析中不足,本文提出了一种基于半解析的伴随变量特征值敏度分析方法,用有限差分法代替了常规的解析求导。另外,针对导数矩阵稀疏性的特点提出了一种新颖的存储方法,并将这种方法应用于伴随变量法涉及到的导数矩阵存储,节省了存储空间。最后将本文提出的伴随变量方法与常见的解析法敏度分析方法进行对比,证实本文方法在精确性和计算效率上得到了较大的提高,且非常适合于大型结构的敏度分析。     

振动传递路径系统的参数和全局灵敏度分析

提出了振动传递路径系统响应对系统参数和传递路径的全局灵敏度分析的数值方法。考虑结构参数的随机性,获取各传递路径受体输出响应的随机统计特征,以及路径中系统参数对受体振动响应的定量影响关系。基于文中数值方法,可以定量表述影响振动传递路径系统中受体振动特性大小的路径重要度排序以及系统参数的灵敏度排序。以典型多自由度振动路径分析模型为例,讨论了随机振动系统传递路径重要度分析过程,通过与Monte-Carlo随机模拟结果相对比,验证了本方法的正确性与可行性。     

特征值逆问题求解的遗传算法-神经网络方法研究

研究了基于遗传算法-神经网络集成的特征值反问题求解模型。将问题归结为一个求结构重量最轻并受频率约束的结构优化问题,利用人工神经网络作为结构近似分析器,可获得不同结构尺寸下的结构响应值;利用遗传算法作为寻优工具,可直接利用神经网络提供的离散数值,搜索效率高,获得全局最优解的概率大。数值例子表明了该方法的有效性。     

基于灵敏度分析的汽车动力传动系扭振特性优化

利用偏导数法分析得出汽车动力传动系无阻尼自由扭振固有频率和振型对转动惯量和扭转刚度的灵敏度。以某车型动力传动系扭振特性为例,通过分析固有频率和振型对转动惯量和扭转刚度的灵敏度,找出对固有频率和振型影响最灵敏的结构参数,对其进行动力学修改,实现传动系固有频率和振型的优化,从而减轻扭振的程度。研究成果可为汽车传动系的动态特性优化提供依据。     

一般复矩阵特征根和特征矢量求解及运用

颤振方程在频率内的求解方法是通过状态方程中实矩阵的特征根和特征矢量求解来完成的。通过直接求解颤振方程中的复矩阵来计算颤振频率和颤振速度的,同时详细推导了一般复矩阵的特征根和特征矢量的计算过程。最后利用复矩阵求解特征根和特征矢量的原理,用P-K法解决了颤振方程中颤振问题。     

车体设计参数对车体垂向弯曲振动频率的灵敏度分析

采用基于灵敏度分析的车体垂向弯曲刚度优化方法,对车体结构关键参数进行了灵敏度分析,确定了关键设计变量与系统响应的关系,从而得到了结构设计变量（车体结构关键参数）对目标约束函数（车体一阶垂向弯曲振动频率）影响的变化梯度。首先,由欧拉-伯努利梁垂向振动微分方程,结合初始条件和边界条件,得到了自由梁的一阶垂向弯曲振动频率方程;然后,结合车体结构特征,推导和修正了车体的一阶垂向弯曲振动频率解析方程,并以某地铁车体对解析方程进行了有限元的验证;最后,选取车体的6组设计参数进行了车体一阶垂向弯曲振动频率的灵敏度分析。根据研究结果,给出了车体关键参数对其一阶垂向弯曲振动频率影响程度的排序,为列车车体设计相关工作提供了参考依据。     

挠性联轴器耦合多转子系统振动分析的总体耦合矩阵法

将联轴器耦合的多转子系统在耦合处分开,把耦合力作为单个转子上的外力,利用集总参数法和各节点的振动微分方程表达式建立了单个转子的振动方程;通过分析挠性联轴器作用在联轴器所在节点上的力,得到了各转子间的总体耦合矩阵;利用总体耦合矩阵将单个转子振动方程耦合在一起,建立了多转子系统的振动微分方程。通过求解多转子系统的振动方程,得到了多转子系统的固有频率、临界转速、幅频响应曲线、涡动轨迹等。     

利用频响函数对振动系统进行优化设计

在估算系统参数,建立力学教学模型的基础之上,利用频响函数的相对灵敏度和模态参数之间的关系,通过实测的频响函数对振动系统的物理参数进行修正。