虚拟激励法在叶轮随机振动分析中的应用

叶轮在运转过程中受到各种随机气动载荷的作用。分析时可以采用时域方法，用单向耦合方式求解结构的位移及应力响应，但整个多载荷步瞬态分析十分耗时。本文基于频域分析，采用虚拟激励法求解随机气动载荷作用下叶轮结构的响应问题，同时利用ANSYS谐响应分析模块及 APDL 命令流，实现了多维多点虚拟激励法在离心式压缩机叶轮的工程应用，得到叶轮结构的响应谱特征，继而求得响应的均值、方差、各阶谱矩等，为求解叶轮的超越概率以及可靠度指标等打下了基础。     

固支矩形薄板通入非平稳随机电流的磁弹性随机振动

针对四边固支矩形薄板,以连续体的随机振动理论及板壳磁弹性基本理论为基础,导出了在外加磁场中通入非平稳随机电流情形下矩形薄板的磁弹性随机振动方程。将洛伦兹力耦合项中的一部份假设为薄板的一种阻尼,另一部分假设为非平稳随机均匀分布载荷,分别得到了外加磁场中通入非平稳随机电流时板的随机位移响应的均值、功率谱密度函数等数字特征。针对具体算例,在通以非平稳随机电流的情形下,计算了其位移响应的功率谱密度函数和均方值函数,并绘出了板中心点的位移响应功率谱密度图、速度功率谱密度图及加速度功率谱密度图,并讨论了磁场强度及洛伦兹力耦合项对在非平稳随机电流下的随机位移响应的影响。     

分段线性弹簧振动系统的非线性分析

应用非线性谱分析法对分段线性弹簧系统在随机载荷作用下的动力响应进行分析.在假设系统的运动响应是平稳的高斯过程的条件下,导出响应谱密度与激励谱密度之间的关系,并应用数值计算方法,求得系统的响应谱密度,进而对系统幅频特性进行分析.研究表明,响应谱密度随激励强度的增加而增加,幅频特性在固有频率附近随阻尼比的减小变化显著,随弹簧间隙的增加而增加,随固有频率的增加而减小.     

平稳随机激励下线性随机结构动力响应分析

对于外载是平稳随机激励的线性随机结构分析问题,在随机变量函数矩点估计和虚拟激励法的基础上,建立随机响应均方值特征参数的矩估计算法.应用虚拟激励法将随机载荷转化为确定性简谐载荷,计算确定性结构在平稳随机激励下响应的均方值,采用点估计方法分析平稳响应均方值的均值和方差,并计算响应均方值的变异系数,通过两个算例考察结构参数的随机性对结构响应均方值的影响.由于基于随机变量函数矩的点估计和虚拟激励法具有较高的效率和精度,因而所提方法具有一定的工程意义.     

基于速度响应信号的模态参数识别ITD算法研究

以环境随机激励作用下的大型塔架结构为研究背景,提出了一种基于速度响应信号的ITD方法。首先应用随机减量技术从速度随机响应信号中提取速度自由响应信号,然后推导出基于速度信号的ITD法并应用于识别系统的模态参数。该方法不用将速度信号积分成位移信号,而是直接对速度信号进行模态参数识别,避免了积分过程中引入误差。将试验结果与传统的基于位移响应的ITD法和峰值谱法进行对比,证明该方法具有较高的计算精度。     

空间遥感相机结构的计算机辅助工程分析

为满足空间遥感相机苛刻的设计要求,有必要对其初步设计方案的光学及机械性能进行预估。为此,对空间遥感相机在温度场、重力场及随机激励载荷下的光学同心度及光程差的变化进行了研究。通过计算机辅助工程分析的手段,对遥感相机不同的结构方案进行了分析、比较。计算了相机结构在温度场及重力场作用下的位移与变形,进而求出光学同心度及光程差的变化。对随机激励谱下的动力学响应RMS也进行了估算。通过若干设计——分析迭代,选取了最佳方案并实现了结构优化。     

基于SIMP理论的衡器载荷测量仪悬臂梁拓扑优化研究

针对高精度衡器载荷测量仪反力机构的悬臂梁质量较大的问题,对高精度衡器载荷测量仪的工作原理、悬臂梁加工工艺和拓扑优化方法进行了研究。利用ANSYS对优化前的反力机构进行了静力学分析,基于固体各向同性材料(SIMP)理论对悬臂梁进行了拓扑优化设计,建立了悬臂梁拓扑优化数学模型,运用优化准则法更新了设计变量,求解了位移约束下悬臂梁体积最小的拓扑结构;利用Tosca Structure对建立的数学模型进行了求解,得到了满足设计要求的悬臂梁结构,最后对优化后的悬臂梁进行了静力学分析,并与优化前的分析结果进行了对比。研究结果表明,优化后悬臂梁减重19.8%,悬臂梁结构满足强度要求;且悬臂梁竖直方向最大位移量为4.796 91 mm,可以保证高精度衡器载荷测量仪检定的准确度,由此验证了新悬臂梁结构的可行性。     

多轴应力响应下结构振动疲劳寿命预估的时域方法研究

应用Von Mises应力准则将多轴应力响应等效合成为单轴应力,给出了基于功率谱输入和时域输入的多轴应力响应振动疲劳寿命预估方法,时域输入法的求解过程没有丢失应力分量相位的相互信息,较功率谱输入法更完备。针对激励载荷是以功率谱密度函数形式表达的,提出了Monte-Carlo伪随机历程模拟将激励功率谱转换到时域激励中,再通过时域输入法进行寿命预估的求解思路,保证了等效合成的Von Mises应力的相位信息具有实际的物理意义,可指导多轴应力响应下结构振动疲劳寿命的精确预估以及声疲劳试验研究。     

随机智能桁架结构闭环控制平稳随机响应分析

研究平稳随机激励下随机智能桁架结构的闭环动力响应问题。同时考虑智能桁架结构的物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性，利用矩法和代数综合法，从结构平稳随机响应在频域上的表达式出发，分别导出随机智能桁架结构在平稳随机激励下闭环位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差的计算表达式。通过算例考察结构物理参数、几何尺寸和阻尼的随机性对结构位移响应均方值与应力响应均方值随机变量随机性的影响，并获得若干有意义的结论。     

航空薄壁结构在随机噪声载荷作用下的振动响应研究

针对飞行器薄壁结构声疲劳问题,研究了具有多模态的薄壁板结构在声载荷作用下振动响应谱的估算方法.选取具有固支边界的金属薄壁板单元作为研究对象,引入结合受纳函数描述结构和噪声的耦合作用,建立了基于正交模态法的动态响应计算模型.以有限带宽随机噪声载荷作输入,按多模态方法计算了该结构的振动响应谱,估算了均方位移和均方应力,并对计算结果进行了讨论.