一种机械结构局部动力修改逆问题求解方法

本文对修改机械结构局部刚度和质量参数，从而使其具有给定固有频率的动力特性修改问题提出了一种求解方法，导出了质量与刚度参数修改结果的通解表达式。本文方法仅需利用与修改自由度相关联的动柔度参数，计算过程简便。文中给出了一个算例来说明方法的有效性。     

局部修改对结构模态参数的影响范围

本文讨论局部修改对于具有结构阻尼线性系统的模态参数的影响范围.所提出的数值方法和近似作图法可以给出在局部修改刚度或阻尼时系统固有频率和阻尼损耗因子变化范围的上下限.它们可以用来估计局部修改在改进结构动态响应方面所具有的能力,为选择合理的修改部位及修改量提供必要的数据.     

模态参数改进为目标的前视天线座结构研究

针对前视天线座的结构研究,建立基于ANSYS的飞机天线座有限元模型,并对有限元模型进行模拟实际工况的两个极限位置的模态分析.从分析的结果与实际应用工况的要求出发,以固有频率为结构改进目标,利用参数修改对结构动态特性的影响以及局部质量、刚度的灵敏度分析的基本原理,对前视天线座的结构进行改进.改进设计后的前视天线座的低阶频率均远离激振频率及其整数倍,从而有效的避免共振的发生.并得出一种通过改变部件的局部质量、局部刚度来改进部件的固有频率、振型、等模态参数,进而集成改进装配体的动态性能的结构改进方法.     

基于切削动力学及其不确定特性的数控机床结构参数分析优化

针对传统数控机床结构设计中较少考虑切削动力学及其不确定特性的问题,提出了基于切削动力学约束和不确定因素的影响,根据目标切削深度对结构进行优化设计的方法。分析切削动力学特性,根据颤振频率分布和整机模态实验确定限制切深的关键部件,以其外部轮廓壁厚和内部筋板壁厚为对象,进行参数灵敏度分析以确定设计参数。将最小临界切削深度与目标切削深度的差值转化为结构动柔度的修改量,在质量、静刚度等条件的约束下,通过对局部结构的修改,在保持质量基本不变的情况下,满足了生产率要求的目标切削深度,并以一台数控加工中心的结构优化设计为例进行了验证。     

用复模态综合和矩阵广义逆技术识别机械结构局部物理参数

在研究机械结构动力特性时,有时需要识别结构某些部件之间连接面上的质量,刚度与阻尼参数。本文基于复模态综合和矩阵广义逆技术,提出一种机械结构局部物理参数识别方法。该方法仅需实测结构少量低阶模态参数信息,测试与计算工作量小,识别精度高,适用于复杂结构局部物理参数的识别。     

电梯轿厢噪声控制研究

通过噪声传递路径模型分析了电梯系统中的噪声传递。分别从空气传声和固体传声两方面提出了隔声降噪措施。一、在空气传声方面考虑隔声罩各参数对噪声传递的影响，并进一步确定隔声罩结构；二、在固体传声方面将电梯系统视为刚度一质量阻尼系统，分析系统振动特性。结合振动模态分析，通过修改轿壁局部刚度的方法实施降噪。以上措施有效地降低了轿厢内的噪声。     

液压挖掘机工作装置的动力特性修改研究

为提高液压挖掘机工作装置动态性能的优化效率，在对该结构进行试验模态研究的基础上，用双模态空间动力修改方法进行了动力特性修改研究，研究结果表明：质量修改对该结构的1阶、2阶固有频率和阻尼比有显著影响，对其他阶结构动态特性的影响很小；刚度修改对该结构1阶至5阶的固有频率和阻尼比均有明显影响，高阶的固有频率和阻尼比对刚度的变化敏感。所得到的结论揭示了模态参数调整对液压挖掘机工作装置动力特性的影响规律，为提高机械产品的总体质量奠定了基础。     

附加子结构的结构动力修改方法的探讨

结构动力修改问题是工程上一个实用课题，不少单位引进了美国ＳＭＳ公司和ＳＤＭ３．０动力修改软件，比利时ＬＭＳ灵敏度分析软件。我们也研制了灵敏度分析与动力修改软件，既可应用于实测的模态参数，也可应用于有限元计算的模态参数。在利用测试的模态参数作动力修改时，这些软件只可应用于集中刚度、集中质量等简单情形的动力修改。对于稍加复杂的修改。例如加肋、加撑能否利用这些软件得到工程上满足精度要求的结果呢？本文探讨了矩形板（主结构）加肋（梁作为子结构）的动力修改问题。矩形板模态参数利用测试结果，而子结构助（梁）利用有限元离散化模型，再将刚度阵与质量阵凝聚到与板衔接的测点自由度上，得到与测点数一致的［△Ｍ］、［△Ｋ］，然后用动力修改软件得到修改后结构的前若干阶频率，将这一结果与修改后结构的测试频率比较，所得的结论从工程应用角度看也许是有启示的。     

基于动柔度修改的轴向振动控制系统鲁棒性分析

提出了采用动柔度秩2修改实现轴向振动结构被动控制的方法。该方法通过修改结构特性参数,如刚度和阻尼,使系统响应达到控制要求的目标;在此基础上进一步分析了系统响应对修改参数的灵敏度,讨论了振动控制系统的鲁棒性。仿真算例表明,本文提出的基于动柔度修改的控制方法能够达到较为满意的控制效果,并有较好的鲁棒性。     

弱耦镜像对称工程结构模态局部化度的结构参数表征

模态局部化现象对弱耦镜像对称工程结构的动态分析与主动设计至关重要。基于小参数摄动理论,针对由左右两个完全相同但在几何上互为镜像的子结构所组成失调对称结构,用峰值振幅比定义模态局部化度,重点建立了预测模态局部化发生的定量判据。该判据确立了局部化度的具体数值与结构的几何、质量及弹性等参数之间的直接影响关系。以此为依据,可实现通过失调量的主动设计达到灵活控制模态局部化强弱程度的目的。对一个弱耦近频对称结构的单边刚度失调模型的局部化振动的数值分析结果表明:（1）联结刚度失调产生的模态局部化对失调对称结构的振型将产生显著的影响;（2）验证了所提出的模态局部化定量判据及局部化度的结构参数表征的可行性和有效性。     

发展时变附加质量方法模拟飞行器出水过程

该文发展了时变附加质量方法,并利用有限元方法模拟了水下飞行器的出水过程。基于出水过程中飞行器的振动模态试验数据,由于出水长度与一阶横向振动频率、出水长度与附加质量均有一一对应关系,所以该文在一定假设条件下,通过反演方法得到了随出水长度变化的横向时变附加质量,初步形成了将复杂流场载荷向飞行器表面等效的方法。该文完成了对水下飞行器出水过程动态性能的研究,考察了某截面上弯矩和剪力随时间变化的情况。在附加质量的影响下,结构的响应频率会低于无附加质量的情况,而响应幅值则因不同的外载荷条件而异。随着出水长度的增加和沾湿长度的减少,结构的振动频率逐渐升高,此计算结果也定性地说明了时变附加质量的合理性,并为对附加质量方法作进一步研究奠定了基础。     

发展附加质量模型应用于储液罐的动力分析

提出一种新的用于表述附加质量分布规律的公式和有限元单元模型,接入ABAQUS有限元软件对储液罐动力试验模型进行了数值模拟,分析对比了弹塑性屈曲“象足效应”和“钻石效应”的实验数据,证明所提出的附加质量公式是合理和有效的,并指出原经验公式在分析动水压力问题时的缺陷。模拟中考虑了储液罐壁动力响应加速度的方向对液体惯性作用力的影响,从而准确地模拟了储液罐壁与液体的相互作用。动力时程和频率响应的定量分析表明:地震荷载对储液罐计算模型所做的外力功是导致罐壁塑性变形、产生“象足效应”的决定性因素。     

模态缩减法在组合结构振动特性分析中的应用

本文将子结构通过联结元件联结为组合结构的过程处理为结构的修改，利用各子结构已知的振动特性，应用模态缩减法对组合结构的自由度进行压缩，快速预测组合结构的振动特性。在模态缩减中，取各子结构的剩余附着模态作为其保留模态的补充，以提高计算的精度。对于含刚体模态的子结构，采取移频技术进行处理，计算表明，子结构移频后，对应的刚体模态也取为保留模态时，既可简化计算过程又有利于提高计算精度。文中给出了具体的计算实例     

基于Newmark法敏度计算的刚架结构动力优化

提出一种有效的求解结构最小质量设计,同时满足动位移和动应力约束的二阶优化设计方法。在有限元法和纽马克法基础上导出一种高效的动应力、动位移对设计变量一阶导数和二阶导数的算法。建立含时间参数,以结构质量最小化为目标,同时满足动位移、动应力和设计变量约束的优化数学模型,通过积分型内点罚函数将含时间参数的不等式约束优化问题转变为一系列不含时间参数的无约束优化问题。利用动位移、动应力对设计变量一阶导数和二阶导数的信息计算内点罚函数的梯度和海森矩阵,利用梯度和海森矩阵构造求解优化设计问题高效有效的二阶优化算法。算例结果表明该文的优化设计方法能获得刚架结构的局部最优设计,优化的效率高于增广拉格朗日乘子法。     

船艉结构动力吸振器的试验研究

本文运用模态子结构综合法进行结构动态计算和用实验模态分析法进行模型试验,对悬臂平板和结构模型的动力吸振器主要参数进行了比较系统的优化研究.并根据结构具有多模态的特点,针对结构的不同模态分别安装不同的动力吸振器,在比较宽的频率范围内取得了明显的吸振效果.     

索膜结构风振气弹效应的风洞实验研究

提出一种可以考虑索膜结构与风荷载动力耦合作用的简化气弹力学模型方法。以该方法为理论基础,进行了多个鞍形索网和鞍形膜结构的缩尺模型风洞气弹实验。研究内容包括:1)通过对形状相同的刚性模型和弹性模型表面的脉动风压与结构响应观测,探讨了附加气动力对结构响应的影响;2)利用随机减量技术对实验数据进行处理,实现了对气动阻尼、附加质量等参数的识别;3)通过对大量试验数据分析,得到了附加质量和气动阻尼随来流风速、风向、结构刚度和结构振动模态的变化规律。实验结果表明:气动阻尼对结构振动的影响较为显著,特别是对结构的低阶模态,气动阻尼比可达到15%左右;附加质量对结构振动的影响较小,其量级仅为结构质量的1倍―2倍左右。该试验过程中未发现结构出现整体气弹失稳现象,但在某些工况下,在结构局部测点出现气动负阻尼。     

含阻尼杆的中速冲击屈曲性能研究

本文对考虑阻尼的杆在轴向冲击作用下的动力屈曲性能进行了理论分析，通过采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼理论，对动力屈曲控制方程解耦得一变系数微分方程，在分析方程解的基础上，探讨了阻尼对轴向冲击杆动力屈曲性能的影响，揭示了含阻尼结构的动力屈曲现象，定义了动力屈曲准则及确定阻尼杆临界载荷参数的方法．     

某电厂220MW机组接长轴振动故障诊断及处理

某电厂220MW机组3号轴承相对轴振动和座振动均超标。通过分析历史数据,诊断振动原因为：中-低压转子中间接长轴设计结构薄弱,机组甩负荷停机使得接长轴产生了较大地二阶质量不平衡。通过采用现场高速动平衡技术,在接长轴上加重,降低相关测点振动值,使机组振动达到优良水平。     

含分层损伤复合材料加筋层合板的动承载能力

采用有限元方法研究了含穿透分层损伤复合材料加筋层合板的动力响应和承载能力。根据复合材料层合板一阶剪切理论, 推导了复合材料层合板单元的刚度阵和质量阵列式;同时采用Adams 应变能法与Rayleigh阻尼模型相结合的方法, 构造了相应的阻尼阵列式;为了防止在低阶模态中分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象, 建立了含分层损伤复合材料加筋层合板动力分析中分层分析模型和虚拟界面联接模型。并采用Tsai提出的刚度退化准则和动力响应分析的精细积分法, 对在动荷载作用下含分层损伤复合材料加筋层合板结构进行了破坏和承载能力分析。通过典型算例分析, 分别讨论了外载频率、分层深度、筋的位置以及破坏过程中刚度退化对含损伤复合材料加筋层合板动力响应特征和承载能力的影响, 得到了一些具有理论和工程价值的结论。