非经典阻尼体系的求解方法综述

在结构动力学方程中,阻尼被视为核心参数。经典阻尼假定适用于阻尼较小、质量和刚度分布比较均匀的建筑物。然而,实际工程结构的动力特性分布不均匀,如复合材料、混合结构、减隔振结构等。在分析该类结构,经典阻尼结构假定给结构反应分析带来显著的误差。为解决这一问题,研究者采用了非经典阻尼假定。为获得非经典阻尼假定下的结构动力响应,对结构动力分析方法进行论述,总结其特点和适用范围。

Modal-FEM混合法对复杂终端进气道RCS的计算

对带有复杂结构终端进气道的电磁散射问题进行了研究。给出一种高效的Modal-FEM分析方法,采用改进的模式法处理前端空腔部分,而复杂终端则只需有限元法进行一次求解;最后,在分界面上耦合得到整体的散射结果。与其他数值算法相比,计算结果表明:混合算法在保证精度的前提下减少了计算时间和所需内存,为计算带复杂终端进气道的RCS找到了一条可行的路径。

拉索-阻尼器系统的改进实模态分析方法

阻尼减振是拉索振动控制的主要措施,目前拉索-阻尼器系统的主要分析方法为复模态法.虽然采用复模态法可以精确分析拉索-阻尼器系统的阻尼比和频率等主要特征参数,但采用复模态法求出的拉索复振型由于不包含减振所需要的参数而被研究较少,而系统的振型对研究阻尼器的减振效果又具有非常重要的意义.文中首先采用复模态法求解了拉索-阻尼器系统,基于复振型的物理意义,引入相位函数,提出了一种改进的实数分离变量法,分析了阻尼力在拉索中的传递特征;建立了拉索-阻尼器系统的改进实模态分析方法,采用该方法求解得到的非线性运动方程通解与复模态法一致.基于该新方法计算得到的实模态振型,分析了阻尼器对拉索实际振型以及相位的影响.

船舶发电机组实验平台的模态特性

为提升船舶发电机组整机模态分析的效率,获得其动力学特性,在最小二乘复频域(PolyMAX)算法的基础上,提出了船舶发电机组整机的三维模型和计算模型,分别运用有限元分析软件和锤击实验进行计算模态和实验模态分析,得到船舶发电机组前6阶的固有频率和振型。结果表明,建立的有限元模型满足精度要求,其薄弱环节为发电机外壳、电动机外壳和轴系;类似发电机组整机的这种大型设备同样可以通过有限元方法获得其动力学特性。机组的一阶模态频率与激励的二倍频率相近,针对发生共振的情况,提出合理加装加强筋、肋板及增加机脚约束方式的改进方法和减振措施。

带TMD结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度带TMD结构的随机地震响应问题进行了系统研究。首先将结构简化成多层剪切型模型 ,然后建立运动方程 ,根据结构的振动反应以第一振型为主 ,将结构按第一振型展开 ,针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况 ,运用复模态理论进行解耦 ,获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解 ,对单自由度体系 ,此解即为结构响应的精确解 ,从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼、非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于基础隔震结构和无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。

层间隔震结构隔震垫的有限元模拟

与基底隔震相比 ,层间隔震结构的隔震垫不直接和地基相连 ,而是置于层间 ,这就带来了层间结构有限元分析的困难。如何模拟单元之间的隔震垫是层间隔震结构有限元分析的关键。提出了层间隔震结构有限元分析中隔震垫的有限元模型 ,并从静力、模态两方面进行了验证。由于层间结构的隔震层阻尼比一般较高 ,在对结构的模态分析中 ,使用了复模态方法。

带TMD及Maxwell阻尼器结构的随机地震响应

为了对同时设置TMD及Maxwell阻尼器的建筑结构随机地震响应进行分析,将结构响应以第一振型展开,所得运动方程中质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵均非对称,故采用扩阶复模态理论对其解耦,获得了结构以第一振型表示的地震响应的解析表达式。算例分析结果表明:同时设置TMD及Maxwell阻尼器的结构比单一设置TMD或Maxwell阻尼器的减震效果更好,而且可以有效减少阻尼器的受力。

非经典阻尼结构动力分析模态综合法综述

本文综述了非经典阻尼结构动力分析的模态综合法.将已有的各种模态方法概括并定义为三大类,即实模态近似方法、复模态方法和近似复模态方法.列举了各种方法的主要步骤,分析了各自的优缺点,并强调近似复模态方法的特殊优越性。

采用互相关复指数法进行工作模态参数识别

该文在互相关函数理论的基础上 ,将响应间的互相关函数代替传统复指数法中的脉冲响应函数 ,提出了一种可以对工作状态下的结构进行模态分析的方法———互相关复指数法。采用一飞机模型对该方法进行了试验验证 ,所得结果同适调激振法所得结果基本吻合 ,证实了该文采用的方法可以确实有效地单独从响应数据中提取工作状态下结构的模态参数。

阻尼陀螺系统动力响应的有限元复模态分析方法

采用复模态分析方法研究了陀螺系统及具有粘性阻尼的陀螺系统的动力响应及其数值分析方法,提出了陀螺模态阻尼比的概念,实现了利用有限元结构分析软件对诸如薄壁旋转轴和转动薄壁壳体等各类形式的复杂旋转薄壁结构进行动力特性分析的目的,讨论了不同条件(单点旋转简谐激励和沿圆周呈周波型分布的激励)条件下转动薄壁壳体结构的行波振动特点.

设置粘弹阻尼器的基础隔震结构平稳响应分析

为设置粘弹性阻尼器的多层基础隔震结构平稳地震响应分析的扩阶复模态法.在建立了结构上、下部的运动方程以及阻尼器阻尼力的一阶微分方程基础上;将上部结构按第一振型展开,获得了含有第一振型广义位移、隔震层位移及阻尼力为未知参数的二阶方程组后,通过扩阶将原二阶方程组精确化为一阶状态方程组,运用复模态法,获得了结构位移、速度及阻尼器响应的解析解,在平稳白噪声随机激励作用下,结构及阻尼器的响应方差解析解,并给出一般性算例;最终建立了基于扩阶复模态法分析多层基础隔震结构附加粘弹性阻尼器的平稳地震响应的一整套计算方法.算例结果表明:设置粘弹性阻尼器的隔震结构比一般结构的抗震效果优越很多.

Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析

为分析设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果,对Maxwell阻尼耗能隔震结构平稳响应分析问题进行了系统研究。首先建立Maxwell阻尼耗能隔震结构运动方程;然后将上部结构按第一振型展开,再将结构运动方程转化为一阶状态方程组,用复模态法获得了结构在平稳白噪声地震激励作用下,隔震层相对于地面位移、速度响应方差和上部结构相对于隔震层位移、速度响应方差以及阻尼器响应方差精确解析解,并通过一算例验证了设置Maxwell耗能阻尼器的隔震结构的减震效果更好。

CMIF方法中模态参数不确定性的计算

在模态参数识别中,测量噪声的干扰导致识别结果中存在不确定性,这种不确定性可以通过模态参数的统计特性进行描述。以复模态指示函数识别方法为研究对象,利用矩阵的一阶灵敏度分析以及Kronecker代数理论,推导了该识别算法中模态参数方差的计算方法。重点推导了增强频响函数协方差、极点协方差的计算公式。最后通过一个5自由度仿真算例与一个T型结构实测算例对所推导公式进行了验证。

耗能减震结构的振型分解法

针对设置不同耗能器的减震结构在基于等效线性化的振型分解反应谱法进行分析中存在的等效线性化方法不同从而导致动力分析的计算精度和计算量不同的问题,文章采用实模态强行解耦振型分解法和复模态分析法进行对比分析,探讨2种方法在安装有不同耗能器的减震结构动力分析中的适用性.数值分析结果表明,对安装有粘滞耗能器的减震结构为保证计算精度宜采用复模态分析法,而对设置有粘弹性、金属屈服型或摩擦耗能器的减震结构,建议采用实模态强行解耦的振型分解法.

高比例新能源电力系统振荡机理及其分析方法研究综述

高比例新能源通过大量电力电子变换器并网给电力系统的动态特性带来影响,一些振荡问题逐渐凸显。是目前电力电子化电力系统领域广受关注的重要问题之一。为了深入研究高比例新能源电力系统的振荡问题,对新能源电力系统振荡机理分类和振荡分析方法展开介绍。首先借助LC振荡电路从解析角度对负阻尼振荡、强迫振荡(外共振)和自谐振(内共振)等振荡机理和特点做出总结,结果表明正负阻尼都可能引起系统失稳,不同振荡机理引起的振荡波形相似但起因却并不一定相同,另外多机并网系统存在密集振荡模式,并在某种参数微小交互作用下引起系统快速失稳;在此基础上,进一步对各类振荡稳定性分析方法展开介绍,其中特征值法和阻抗/转矩法相对适用于分析负阻尼振荡,开环模式谐振法主要针对内共振现象,此外还特别介绍了电力系统领域中用于分析密集振荡以及谐振问题的复模态摄动法和模态分析法在电力电子并网系统中的应用;最后,伴随新能源输入波动性和随机性问题对电力系统影响逐渐加重,振荡稳定性问题日益复杂且无规则,从振荡机理和振荡分析理论及方法等方面对未来高比例新能源电力系统提出了展望。

黏弹性三参数地基梁横向自由振动

将复模态方法推广至地基梁系统的振动分析中,研究了三参数描述的黏弹性Pasternak地基梁的横向振动特征,得到不同边界条件下的频率方程的近似解析式以及模态函数表达式。采用数值方法近似求解复模态分析得到的超越方程,并运用微分求积方法数值加以验证。通过具体算例,分析了边界条件、刚度系数以及地基黏性系数等对固有频率和模态函数的影响。研究结果表明,微分求积法的数值解与复模态的近似解析解吻合的很好。

卷积型非粘滞阻尼结构随机地震动系列响应求解的虚拟激励法

针对卷积型非粘滞阻尼结构在平稳激励下的随机地震系列响应功率谱,提出了显式表达式.非粘滞阻尼模型其核函数卷积形式多采用指数型核函数,将其精确转化为微分型本构关系,便于与结构动力系统进行解耦分析.首先重构非粘滞阻尼结构的地震动方程,运用复模态法对体系进行解耦,获得结构广义坐标表示的一阶状态方程;然后,利用虚拟激励法,获得了结构系列响应(各层相对于地面位移及层间位移)功率谱的统一显式表达式;最后,通过多自由度算例验证了本文方法的正确性与简洁性,为大型复杂的实际工程响应分析提供了新的路径.

有限元法的轴向运动梁的激励功率谱辨识

主要考虑弯曲变形的细长轴向运动梁,可以作为工程中广泛应用在航天器天线、液体输送管道、汽车驱动带、电梯缆索等的简化机构.对轴向运动柔性梁线性微分方程,采用复模态分析方法导出两端简支和固支边界条件下的固有频率方程;采用Ritz法建立轴向运动梁的有限单元法模型.基于该模型在多种边界条件下进行梁的横向振动分析,并开展定点激励下激励功率谱的辨识.仿真结果表明,与传统的Galerkin截断方法相比.有限元方法能够克服分析方法的建模困难,对复杂边界梁进行有效的分析,对激励的功率谱能够有效地辨识.

求解非比例阻尼体系复模态的实模态摄动法

根据工程结构的实际情况,建立了非比例阻尼结构体系复模态特性的近似求解方法——实模态摄动法．这一方法以复Ritz向量展开原理为基础,把非比例阻尼结构体系复模态特性的分析过程分解为两个基本步骤,首先以结构体系的实模态向量构建复Ritz向量的求解子空间,然后通过非线性复代数方程组的求解代替扩阶后的复特征值方程的求解,从而简化了计算过程．通过两个算例表明:这一方法不仅计算简便,而且具有较高的计算精度和执行效率,对于复杂的非比例阻尼系统是很适用的,具有一定的工程应用价值．

轴向流中不同约束条件柔性板稳定性分析

基于板的轴向不可延伸假设,推导了轴向流中柔性板在不同约束条件下的运动偏微分方程及边界条件,柔性板采用两端固支、两端简支和悬臂3种支撑形式.采用伽辽金法离散该运动偏微分方程,采用复模态分析法,通过对物理量作量纲为一的处理,分析了3种约束条件下柔性板的失稳特性,计算了失稳临界速度,分析了振动频率、阻尼随流体速度的变化关系.研究结果表明,柔性板在较低流速作用下,保持稳定状态,在足够大流速作用下,发生屈曲失稳和颤振.两端固支柔性板发生一阶屈曲失稳和二阶、三阶振型颤振;两端简支柔性板发生一阶、二阶屈曲失稳和二阶、三阶振型颤振;悬臂柔性板由于受到流体阻尼作用,不会发生一阶屈曲失稳,发生二阶、三阶振型颤振.