利用POD方法的固定界面模态综合技术

利用POD(Proper Orthogonal Decomposition)方法结合固定界面模态综合方法,提出了一种求解局部非线性问题的降阶方法。该方法将系统分成线性、非线性子结构。对于非线性子结构,利用POD方法构造POM(Proper Or-thogonal Mode)来代替传统的线性模态,然后利用线性约束模态代替非线性约束模态。文中通过算例说明了所提方法的有效性。通过此方法,避免了求解整个系统的响应,可以将POD降阶方法推广到含局部非线性的大型有限元模型。此外还提出采用一种更新的线性约束模态来近似估算非线性约束模态的方法,并利用该方法证明了当非线性子结构为弱非线性时,用线性约束模态代替非线性约束模态的合理性。

分层固定界面模态综合的计算方法

通过Craig固定界面模态综合法传递结构原始信息的分析,制定了增广缩聚算法和分层法则,提出一种具有递推性质无分层误差积累的分层模态综合法。证明这种方法在模综法的意义上是标准的Graig法的格式。

固定界面子结构模态综合法再研究

针对固定界面子结构模态综合法经过变换组集后的整体结构动力学方程的队数必须包含所有子结构间界面节点的自由度数，如果界面的节点自由度数很大，必然造成整体方程也很庞大，给计算带来困难的不足，提出了如下解决方案：将所有界面节点作为一个广义子结构，对该子结构也像其它子结构一样，进行模态分析，取其前若干个模态作为保留主模态．这样，由于这个广义子结构的保留主模态数可以远小于其自由度数。

双协调自由界面模态综合方法在框架结构上的应用研究

本文研究双协调自由界面模态综合方法,并将其运用于土木工程结构中。首先介绍了双协调自由界面模态综合方法的基本思路和公式推导,进而提出了相应的模态截取准则。最后,通过一个11层的框架结构进行数值模拟。数值模拟分析结果验证了双协调自由界面模态综合方法在土木工程结构上应用的可行性,进一步通过算例对比,证明了本文提出的双协调自由界面模态综合方法的模态截取准则的正确性,为今后大型结构子结构研究方法提供了必要的理论基础。

模态综合法在阀门模态分析中的应用

随着计算机的日益发展,模态综合法在结构模态分析中的应用越来越广泛。介绍了模态综合法的理论基础,并详细阐述了固定界面模态综合法。基于ANSYS软件并以一阀门为例,比较了完整模型与子结构的前十阶模态,通过比较发现二者差别甚小。而模态综合法的求解规模以及计算量相比于完整结构则要小得多,这就大大提高了工作效率。同时也为模态分析的网格精细化提供了可能性,从而使得有限元分析的精度得到改善。这最终也为模态综合法在结构设计的广泛使用提供了依据。

模态综合法在ANSYS中的应用

针对子结构分析理论日趋成熟并广泛应用于结构分析计算,但对ANSYS相关具体操作论述较少的情况,介绍子结构分析方法,重点阐述固定界面模态综合法(Component Mode Synthesis,CMS)在ANSYS中的应用及其使用要点和操作步骤.通过对某舵机基座的计算与分析,对比有限元分析结果和模态综合法结果,说明该方法具有实用性.

非亏损对称系统的子结构灵敏度综合方法

本文提出了一种利用子结构灵敏度综合对非亏损对称系统进行特征对灵敏度分析的方法。本文利用固定界面模态综合和子结构约束模态以及约束主模态的二阶灵敏度 ,实现了非亏损对称系统的重特征值灵敏度分析。算例表明了本文的方法是行之有效的。

关于固定界面法的一个附注──精确固定界面法

由Ｈｕｒｔｙ［１］创始的、后经Ｃｒａｉｇ［２］发展的固定界面模态综合法属于具有模态截断误差的常规（近似）固定界面法。本文像文献［３］那样，基于作者提出的一种完备模态空间技术［４］建立了一种精确的固定界面法。这种方法可以获得全结构的精确模态，其代价是要求求解一个非线性特征方程。

模态分析和动态子结构方法研究

本文详细论述了动态子结构方法,并对自由界面子结构模态综合、固定界面子结构模态综合方法进行了系统分析。

适用于优化建筑结构声振特性的多重模态减缩策略

建筑结构的声振特性是衡量建筑舒适性的重要指标之一,也是直接影响建筑使用寿命的重要因素,开展建筑结构声振特性优化的设计方法研究具有重要的工程意义。以建筑结构为研究对象,将其看作声固耦合系统——固体域为混凝土材质的楼板和墙壁板构成的长方体结构,结构内部腔体填满可压缩空气。引入分支模态发展了多重模态综合理论,建立了基于子结构固定界面模态、连接面分支模态和声学体自由子结构模态的减缩模型,极大地提升了声固耦合系统声振特性的分析效率;基于该减缩模型发展了一套建筑结构内部声压级优化方法,重点分析了建筑结构内部声压级与墙壁厚度、楼板-墙壁连接面上刚度之间的定量关系,并以腔体内部平均声压级为优化指标给出了优化策略。本文所提出方法和分析结果可为建筑结构声振特性的分析和设计提供参考。

子结构灵敏度综合在结构动力重分析中的应用

提出了一种利用子结构灵敏度综合进行基于灵敏度分析的结构动力重分析的新方法。通过固定界面子结构模态综合技术,有效减少了自由度数目,达到了减少计算量的目的。同时,还给出了利用子结构灵敏度综合求解结构n阶特征灵敏度的一般表达式。所提出的结构动力重分析方法操作简单,易于实现,适用于大型复杂结构的结构动力重分析。

大型复杂航天器组装动力学建模方法与应用

基于完整有限元模型的大型空间复杂结构系统动力学分析因其计算量大、耗时长、效率低,而使得基于子结构的模态综合技术具有现实的应用基础.文章基于固定界面模态综合法给出复杂航天器结构组装模型,开发了大型空间组合体动力学分析软件;并以空间站三舱组合体为例,验证了该建模方法对于大规模有限元模型在复杂界面条件下的模态综合的有效性,结果表明该建模方法可以应用于工程实际.

集中参数非线性结构的气动弹性模拟方法

本文基于固定界面模态综合法建立非线性结构模型,基于ZONA方法及最小状态法获得非线性结构的非定常气动力,最后开展了间隙非线性结构的气动弹性仿真,分析了不同初始扰动及飞行速度下结构的气动弹性响应,该成果可用于其他形式集中参数非线性结构的气动弹性仿真分析,具有一定的研究价值。

行星轮系动态特性分析的重复超单元方法

行星轮系的动态特性分析是解决减速器齿轮箱振动与噪声问题的关键。在固定界面模态综合法基础上,提出一种行星轮系动力学建模的重复超单元方法。根据行星轮的结构特征建立超单元模型,将动态缩聚后的超单元装配到残余结构的边界上,利用保留主模态和约束模态得到重复超单元系统矩阵。采用某行星轮系为研究对象,通过比较传统超单元模型、重复超单元模型与全模型计算结果来验证方法的有效性。将太阳轮盘、行星轮盘和内齿圈轮盘分别划分为超单元,将所有齿轮的齿圈划分为残余结构来建立传统超单元模型;考虑到各行星轮具有相同的几何特征,将其中一个行星轮的有限元模型作为原始超单元,其余行星轮作为重复超单元不需要划分有限元网格,通过定义缩聚界面的外部节点建立动力学模型。研究结果表明,重复超单元在保证精度的情况下分析效率更高。

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。

MSC.NASTRAN子结构法在航天器结构动力学分析中的应用

航天器结构系统日趋庞大和复杂,为实现对复杂系统的高效分析和计算,同时为解决不同研制单位之间的模型传递和交互中的技术保护问题,文章介绍了一种基于MSC.NASTRAN软件的子结构分析方法(MSC.NASTRAN超单元法),可用于复杂航天器的系统级动力学分析,并给出航天器结构分析实例。实际应用表明,该方法能够有效屏蔽结构设计参数,显著提高复杂航天器系统分析效率。

永磁同步电机驱动太阳翼扰动力矩建模与仿真

建立太阳翼驱动机构(SADA)永磁同步电机的电磁方程,并利用固定界面模态综合法建立SADA驱动太阳翼耦合系统的振动方程;设计模拟柔性负载,对SADA驱动该柔性负载的扰振力矩进行仿真分析。结果表明,SADA驱动柔性负载运行过程中所产生扰振力矩主要由两个原因引起:1)电流噪声引起的力矩波动;2)控制参数选取不当引起的转角波动。

双层蜂窝夹芯结构自由振动特性分析研究

采用逐层/实体元方法(Layerwise/Solid-Elements,LW/SE)和动态子结构法中的固定界面模态综合法研究了双层蜂窝夹芯结构的自由振动特性问题。基于LW/SE和固定界面模态综合法,分别建立了双层蜂窝夹芯结构的控制方程和总体模态空间,利用控制方程和总体模态空间建立双层蜂窝夹芯结构总体模态空间下的控制方程。方法在保证固有频率计算精度的同时,降低了对计算内存的需求。通过数值算例将方法与三维实体有限元分析结果进行了对比,验证了方法的正确性。

多跨碰摩转子系统分析的降维增量谐波平衡法

多跨碰摩转子系统所建有限元动力学模型自由度很多,严重降低响应预测时的计算效率.为了提高计算效率,同时保证计算精度,提出结合固定界面模态综合法的降维增量谐波平衡法.首先利用固定界面模态综合法降低多跨碰摩转子系统的自由度数目,再利用增量谐波平衡法求解降维后系统的稳态响应,最后还原回原系统的响应.该方法不仅能够直接获得稳态解,还可以与弧长法相结合从而求得非稳定解.对双跨转子系统进行仿真试验,结果表明该方法在主模态数较小时即可保证计算精度并且具有很高的效率.

动态子结构法在地铁列车引起地基振动分析中的应用

运用动态子结构固定界面模态综合法在ANSYS有限元分析软件中建立隧道地基耦合动力学模型,分析地铁列车荷载作用下隧道和地基表面的动力响应;通过与有限元整体建模分析法进行比较,验证动态子结构法的准确度。探讨固定界面模态综合法中主模态截断数与分析频率之间的关系,并讨论地基子结构模型中人工边界的施加问题。计算表明:固定界面模态综合法能够明显地减少建模及计算工作量,缩短计算时间,减少存储空间,且具有较高的精度,可在地铁环境振动分析中推广使用。