轴-艇耦合系统自由振动特性建模与分析

为了探究水下航行器结构间的振动传递规律，本文基于能量变分原理，以梁-组合壳作为轴-艇耦合系统结构的简化，建立理论计算模型并对其自由振动特性进行分析。引入改进傅里叶级数构造梁结构及组合壳结构的位移函数，得到各自结构的动能和应变能；分别利用耦合弹簧组和边界弹簧组将结构之间的位移连续条件和边界约束条件转换为对应的耦合弹簧势能；对系统能量泛函进行变分求解，得到耦合系统的固有频率及模态振型。通过与有限元软件的对比，验证了本文计算模型的准确性，并对不同壳体边界条件下耦合系统固有频率变化规律进行计算分析。研究结果表明：耦合系统低频段存在解耦模式，振动模态可等效于刚体结构上的多跨梁弯曲振动；壳体边界约束增强会导致耦合系统大部分固有频率随之增大并最终趋于稳定，但不会对解耦模式的固有频率产生影响。     

汾西TFC6905-3型发电机的机体模态分析

利用有限单元法对发电机机体进行建模与模态分析,分别计算在自由无约束状态下和约束状态下的前15阶模态的固有频率和振型.通过动态系统建模与分析,得到了结构模态参数,通过模态实验验证了自由状态下的模态分析法更具合理性.另外,通过模态分析可知,结构的固有频率不仅和材料属性,如重量、刚度、阻尼等有关,同时还与边界约束条件有关.     

列车车轮滚动噪声的频域特性研究

为探究轮轨表面粗糙度激励下车轮的振动辐射声场特征,采用有限元法-边界元法相结合的方法,建立车轮和轨道的三维有限元模型.分析了其结构振动模态和位移导纳,并通过声学边界元软件LMS Virtual.Lab建模,对车轮辐射声场与真实激励下辐射声功率级进行预测研究.结果表明,轮轨接触点处车轮径向导纳变化剧烈,在计算频率范围内自...     

一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法

针对工程上含有复杂链接机构的结构在有限元建模时边界约束无法准确确定问题,发展了一种基于试验模态参数的结构边界条件优化设计方法,将模态试验和计算模态分析相结合,通过基于遗传算法的多目标优化方法,以试验模态的频率和振型参数为优化目标,通过调整边界约束得到准确的有限元模型,获取准确的质量信息。通过一个有试验数据的三维空气舵算例,验证了该方法的可行性并达到了修正试验质量参数的效果。     

不同边界条件封闭空腔内噪声主动控制研究

应用模态理论对两弹性壁封闭空腔内耦合声场进行建模,弹性壁边界条件分别采用简支和固支两种情况来讨论。由于不同边界条件对应的结构模态振型函数不同,因此腔内初级声势能峰的幅值和位置不同,而目标噪声的选取与势能峰的大小有关;同时,控制力的位置也通过优化的声势能轮廓图来设计。利用优化的控制力可实现对腔内噪声实施主动控制。研究表明两种边界条件确定的控制力对腔内声场的控制均取得了一定的降噪效果,但封闭空腔和确定控制力的边界条件一致时,目标噪声的控制效果明显好于两者边界条件不一致时的情况。因此,准确判断弹性壁之间的边界约束对初级声场特性分析及声场控制具有显著影响。     

固支多弹性壁矩形空腔声场预测

研究了由两块相邻固支撑弹性板和四块刚性板组成的矩形空腔声场特性。在固支条件下,通过虚功原理得到结构模态振型函数,在此基础上应用模态理论描述多弹性壁空腔内声场分布。根据腔内声势能峰值分布特征,重点分析了结构模态和声模态及其它们之间的耦合特性对腔内350 Hz范围内声场的影响。仿真分析结果表明,空腔内的声势能主要受两弹性板和声腔的固有频率以及结构-声耦合所影响,从而为噪声控制中次级致动器的布放以及结构的优化设计提供理论基础。     

大型振动台夹具的模态分析及结构改进

振动台夹具是振动台上用以固定被试件的关键结构件,首先应满足被试件的安装要求,其次为了能在试验频率范围内对被试件开展振动试验,其结构模态应有尽量高的固有频率,并避免与试件发生共振耦合。在设计夹具的基础上,分析其前十阶的固有模态,并根据其固有频率的高低改进了结构,使得模态符合试验要求。     

作大范围运动弹性结构振动频率及模态的摄动解

根据参数摄动理论，建立了作大范围运动弹性结构特征频率与模态的摄动理论，推导了作大范围运动弹性结构的特征频率与模态的1阶、2阶摄动方程．以作大范围运动弹性梁为例，求解了作大范围转动弹性梁振动频率与模态的1阶、2阶摄动近似解，并与结构动力学意义下的频率与模态进行了比较．该方法解决了在柔性多体系统中大范围运动对柔性体变形运动的振动频率与模态的影响这类刚-柔耦合问题，同时为任意柔性多体系统刚-柔耦合动力学程式化建模提供了高效、精确的离散方法．     

薄板结构的模态分析

对薄板结构进行了试验模态分析。通过正弦稳态激励方法,得到了薄板的固有频率,振型和阻尼等主要模态参数,并用有限元方法对薄板的主要模态参数进行了计算,将两种情况进行了比较,得到了有意义的结果。     

轻型商用车驾驶室声场特性分析

建立了驾驶室的三维有限元模型,并进行了结构模态分析;建立了驾驶室声学有限元模型以及声固耦合模型,通过对其声学模态及耦合模态进行分析,对驾驶室声场有了初步了解.对驾驶室进行谐响应分析,得到位移结果文件,为后续声场分析提供了边界条件。利用Sysnoise声学软件计算驾驶员耳旁声压曲线,并进行声学灵敏度分析,深入研究引起驾驶室内噪声的原因。采用边界元法分析了驾驶室各板件声学贡献,确定了地板为声学贡献量最大的板件。在以上研究的基础上,通过加强地板刚度对驾驶室进行修改。     

基于固有频率变化的框支承玻璃幕墙安全评估

针对幕墙玻璃易突发性脱落并导致城市灾难事故的问题,提出一种通过测试幕墙玻璃的固有频率来识别框支承玻璃幕墙支承结构松动损伤程度的方法.研究了四边夹支玻璃幕墙在其支承结构体系出现松动损伤后幕墙玻璃固有频率的变化规律.试验结果表明,幕墙玻璃的固有频率随其边界支承松动而不断衰降,且分布在玻璃边界四边固支与四边简支所对应的频率区间内.结合矩形薄板边界约束与其动态参数关系,建立起一套以幕墙玻璃固有频率变化来评价框支承玻璃幕墙支承结构松动损伤及玻璃脱落风险的标准,形成了一种可以现场检测既有框支承玻璃幕墙安全性能的简便方法.     

列车车轮辐射声场的有限元法-边界元法研究

为探索车轮在轮轨表面粗糙度激励下的振动辐射声场特征,利用有限元法-边界元法相结合的方法,完成了建立车轮和轨道的三维有限元模型,根据有限元法分析其结构振动模态和位移导纳特性,通过声学边界元软件Virtual.Lab对车轮辐射声场及真实激励下辐射声功率级进行预测研究.结果表明:轮轨接触点处车轮径向导纳变化剧烈,在计算频率范...     

大功率核电循环泵行星齿轮箱结构强度及耦合模态分析

建立了大功率核电循环泵行星齿轮箱静力学有限元分析模型,对箱体系统进行静力学分析,得出了箱体组件的应力。通过轴承支撑把传动子系统和结构子系统耦合起来,建立齿轮-转子-轴承-箱体耦合系统动力学模型。利用Lanszos方法进行模态分析,得到箱体系统的固有频率和振型。通过分析传动级齿轮啮合频率,得出传动级齿轮在工作过程中造成了较大的振动,但不会产生共振现象的结论,为大功率核电循环泵行星齿轮箱动态性能的提高和优化奠定基础。     

风电机组混合型塔筒静强度分析与模态分析

为了分析新型风电机组塔筒结构的静强度性能和低阶模态频率特性,分别对传统型、加筋型和混合型三种结构塔筒进行有限元建模,对比分析三种塔筒的静强度性能和低阶模态频率.仿真结果表明,混合型塔筒等效应力极值和刚度较传统型塔筒有所增加,低阶模态频率较其他两种类型塔筒有所提高.混合型塔筒在壁厚和材料的约束下具有更好的刚度,其结构使得刚性设计转速有所提高,有利于塔筒刚性模态设计.     

基于声压灵敏度分析的轿车车内低频噪声优化

建立了含门窗的车身结构有限元模型、车内声场有限元模型及结构-声场耦合模型,进行了车内耦合声场预测。建立了车内声场声压灵敏度分析模型,研究了声场边界导纳和壁板振动速度的声压灵敏度,并根据分析结果优化了关键板件的加强筋和厚度,优化后车内声压主要峰值降低2~3 dB(A)。     

汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析

以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。     

开孔蜂窝夹芯结构的声振耦合疲劳寿命分析

为研究蜂窝夹芯结构上面板开孔直径大小对结构的声疲劳寿命的影响,采用了声振耦合的分析方法. 首先对结构进行有限元分析,得到结构的低阶模态以及其对应的频率;随后对声场进行边界元单元划分,建立声场-结构的耦合动力学模型;为降低计算量,对于输入的噪声载荷进行主成分分析,提取各阶主成分作为输入条件,通过数值分析得到结构在各频率、各主成分下的动力学响应;通过基于模态叠加法的随机声场后处理得到结构危险点的功率谱密度函数;最后结合P-M线性累计损伤理论、概率密度函数等作为功率谱密度法的输入条件计算结构的声疲劳寿命.结果表明,虽然结构表面开孔,会使结构刚度降低、孔边应力集中,但开孔直径较小时,每一个蜂窝单胞都是一个天然的赫姆霍兹共鸣器,声波在开孔结构中传播时受到空气粘滞性的影响,传播过程中将产生热损耗,能够吸收部分声能,降低噪声,因此对结构的声疲劳寿命具有积极作用.     

充液弹性管束流固耦合系统模态分析

作为一种新型换热元件,弹性管束结构与管内流体构成了一个典型的流固耦合系统.考虑流体的可压缩性,用有限元法的位移-压力格式对管束-流体耦合系统进行离散,建立了系统的振动控制方程.在此基础上分别对管束结构、管内流体和管束-流体耦合系统进行了模态计算.结果表明：由于流体与结构的相互作用,不但弹性管束结构和流体本身的固有频率和振型发生改变,而且一个子系统的振动还会迫使另一子系统产生新的振动模式.不同密度的流体对结构频率改变的影响程度不同.因此,在研究管内充液弹性管束的动态响应时必须考虑流体与管束结构的相互作用影响.     

车辆壳体结构振动噪声的预估和降低

首先建立了壳体结构和声场的有限元模型，用声场－结构耦合的模态综合法分析了车内噪声的分布，并计算了车辆在几种工况下的声压级，与模型实验结果趋势一致．因此，声场－结构耦合的模态综合法可以较有效地预估车内的噪声，可以在设计阶段优化车辆壳体结构，从而使车内噪声尽可能降到最低限度．     

屋顶振源室内低频耦合响应场有限元研究

利用有限元方法计算了低频激发力作用下屋顶振源在室内产生振动耦合响应场的空间分布及其频率响应特征;指出了薄壁矩形封闭空间与刚性壁空间的模态频率存在一定偏差,并且在模态频率较高时偏差比较大,在激发力频率接近房间结构的共振频率或腔内声模态频率时,室内耦合声场将获得较大声压级,特别是当结构共振频率与腔内模态频率发生重叠时,以该频率激发结构会使室内耦合响应场的声压级得到极大加强,因此,在设计建筑物时应当避免共振频率与模态频率的重叠,通过分别计算在非特征(共振或模态)频率(80Hz)与特征(共振和模态重叠)频率(116Hz)激发力作用下的各壁声压级及其结构位移振幅分布,给出了各壁面在相应激发力作用下向室内辐射声能量的相对贡献,指出对室内声能量贡献起主要作用的有时不一定是屋顶,而可能是侧面墙壁。