子结构综合法辨识结合部的特征参数

为了获取结合部的等效刚度与阻尼参数,采用子结构综合法来建立结合部辨识方程式,利用模型更新的方法修正已知模型,使修正的模型与已知模型等效,并利用修正的模型来获取所需的频响函数,从而根据完备频响函数辨识出结合部参数。为了保证数值计算的稳定性,采用最小二乘原理将矛盾方程转化为定解方程,并引入加权的概念,使得被测数据能够充分利用。最后通过两个仿真算例来验证该方法的可行性和工程实用性。仿真结果可以看出,该方法具有较高的辨识精度。

混合动态子结构综合法在塔机动力学分析中的应用

提出了一种基于混合动态子结构综合法的塔机动力学分析模型,结合建筑施工现场的特点,获得塔机系统实测振动周期,判别远距离附着塔机使用的安全可靠性。该方法分别用传递矩阵法和柔度法建立塔身和塔顶系统子结构在起升平面内的振动数学模型。根据子结构结合界面的运动及动力协调条件建立塔机的频率方程,并首次应用于施工现场QTZ5013型塔机的动力学分析和附着装置及塔身的参数识别。结果表明,识别计算值与仪器测试结果接近。对柔性远距离附着塔机,采用引入动载系数对塔机作静力学验算的方法与工程实际存在较大误差。提出对这类塔机应进行附着装置刚度系数现场测试识别,以便及时采取应对措施,防止塔机倒塌事故的发生。

基于连接特性识别的子结构综合法

子结构综合法因其分块计算的特性,适用于由多单元组成的系统动特性的计算,但是对结构间连接的处理尚缺乏系统的分析和处理,而实际应用中,由于子结构之间的连接较为复杂,导致传统的机械导纳法计算结果准确性较低。考虑子结构综合法中连接单元特性对综合计算带来的影响,引入虚阻抗的概念,在结构综合计算中将连接单元对结构特性的影响以阻抗阵的形式引入进来,而连接单元的特性则根据整体单元及各个子单元的频响特性逆向推导所得,通过离散单元及弹性连续体单元模型验证考虑连接特性的综合方法在计算上的准确性,并将方法引入到铣刀动特性的预测中,通过设计实验验证了方法的可靠性。

子结构综合法在软附着塔式起重机模态分析中的应用

将塔式起重机分为塔身和臂架系统2个子结构。塔身子结构采用格构式压弯结构模型,用传递矩阵法计算塔身振型函数和内力函数。对臂架系统子结构采用离散集中质量模型。根据塔身和臂架子结构的固有频率共性,利用这2个子结构结合部的动力协调条件,建立塔式起重机动力学模型并导出频率方程。这种子结构综合法可用于软附着塔机的模态分析和附着系统设计。

基于子结构综合法的周期支撑结构带隙分析

周期结构具有特殊的动力特性,即带隙特性。在带隙频段内(或称阻带),结构振动被抑制。具有周期支撑的结构也存在带隙特性。在过去的研究中,一般将周期支撑简化为简支条件或简单的弹簧质量系统,并作为胞元间的边界条件。这种方法适用于简单支撑的情况,为了考虑支撑的复杂动力学特性,利用子结构综合法,将周期支撑结构视为胞元内部子结构,利用基于频响函数的子结构综合法建立整体胞元的动力学模型。通常计算结构带隙的方法是通过有限元法建立元胞的数值传递矩阵法,但对于复杂结构,数值传递矩阵法经常存在数值病态问题。通过引入模态分析,将子结构的传递矩阵用频响函数解析表示,根据Floquet原理和基于频响函数的传递矩阵法计算得到带复杂支撑的周期结构的带隙特性。利用曲线拟合和模态截断保留主要阶次的模态,可以同时得到元胞的模态参数与带隙间的关系,为逆向优化设计奠定了基础。最后通过仿真验证了方法的可行性和有效性。

基于频响函数子结构综合法的NTF优化

为了解决某款车型后排加速噪声过大问题,文章运用频响函数的子结构综合法(FBS)基础理论;基于有限元分析方法,完成前副车架频响函数和车身振动噪声频响函数分析;在此基础上,利用FBS完成整备车身振动噪声传递函数(NTF)优化。在优化过程中,将车身和车架分为2个子系统(修改前副车架结构,车身结构不变),利用FBS方法分析,节约了计算时间,提高了工作效率。通过试验验证,前副车架结构优化后,加速噪声有效降低,解决了后排加速噪声过大问题。仿真分析与试验测试结果对比表明,基于FBS方法,可以有效快捷地完成整车中某个子系统的结构优化分析工作。

用子结构模态综合法求解光学反射镜组件结构动响应

在航天光学成像仪器中光学反射镜组件结构复杂,相应的有限元分析模型大,因此分析效率较低。针对此问题,引入子结构模态综合法作为光学反射镜组件结构动响应的求解方法。具体讨论了子结构模态综合法求解结构动响应的基本原理,说明了该法在工程上的实现方法。以某反射镜组件为例进行了计算,结果表明,子结构模态综合法与经典的整体FE分析法比较,求解的前10个固有频率误差小于7%,计算时间前者为后者的2/3;加速度响应曲线符合良好,计算时间前者为后者的2/5,子结构模态综合法的计算效率明显提高,工程适用性良好。

考虑参数区间不确定性的子结构模态综合法

为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率,提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先,根据系统特点将其划分为若干子结构,采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析,为减小模态截断误差,考虑剩余柔度的影响,通过构造1组与低阶模态加权正交的等效高阶模态集,避免了直接对系统刚度矩阵进行求逆的计算过程,解决了含有刚体位移时的子结构剩余柔度矩阵的求解问题;其次,根据界面连续性条件,得到考虑参数区间不确定性的系统模态综合方程;最后,分别采用本研究所提出的方法以及Monte Carlo法对某钢架桥模型进行了不确定性分析。计算结果表明,本研究方法在保证计算精度的同时可以有效提高模型计算效率。

基于子结构模态综合法的重型牵引车优化设计

以某重型牵引车为研究对象,采用子结构建模法,建立了包含各悬挂部件和负载的缩减整车动力学仿真模型.分析了该模型的固有特性,并与传统建模方法建立的整车模型的固有特性结果进行对比,验证了该模型的正确性.利用子结构模态综合法,研究了整车的动力学响应,并与实车实验测试结果进行对比.结合六西格玛优化设计理论,对重型牵引车进行稳健性优化.结果表明:所提的动力学仿真模型能有效模拟整车的动力学特性;重型牵引车在满足设计寿命的前提下,系统的抗干扰能力得到了提升,并且实现了整车的轻量化.

子结构模态综合法下的涡轮叶盘模态分析

针对车用涡轮增压器的涡轮叶盘振动问题,基于子结构模态综合法中的固定界面法,建立涡轮叶盘有限元缩减模型。通过对涡轮叶盘进行模态分析,得到不同模态截断数下的模态分析结果;与整体模态对比分析,取与整体模态吻合最好的结果,并在此结果下进行不同转速下的模态分析,根据分析结果绘制Campbell图,找出涡轮叶盘产生共振的转速。结果表明,子结构模态综合法可较精确地获得整体模型的中低阶固有频率解,为涡轮叶盘的振动优化设计提供了依据。

基于动力子结构方法的场地地震反应分析方法

本文验证了将约束子结构法引入到复杂场地地震反应分析的可行性,并在此基础上提出了两种进一步提高计算效率的简化措施。结合土层有限元模型的自身特点,提出了标准子结构的概念,通过设置标准子结构,可减少相同子结构的重复计算。基于约束子结构本身的性质,假定土层计算区域为局部非线性,可简化等效线性化分析过程,通过数值试验给出了局部非线性区域的取值范围。算例表明,上述简化措施在提高大规模复杂场地地震反应分析计算效率方面具有显著的优势。

随机梁式结构特征值的子结构递推求解方法

将递推随机有限元法和子结构模态综合法结合起来,提出了求解随机梁式结构特征值的子结构递推求解方法。算例表明,对于较宽随机涨落范围内的随机特征值求解问题,子结构递推求解方法相对于传统的基于一阶、二阶泰勒展开的摄动随机方法而言,其结果能够更好地逼近蒙特卡罗模拟解。

基于静力子结构的多点输入拟静力位移求解

复杂场地的土层地震反应分析对结构的地震反应计算及抗震安全性评价有重要意义。采用直接有限元法对土层进行三维建模,可使系统的计算力学模型更加符合实际情况。但由此带来的计算量之大,使得传统的计算方法难以胜任。在此背景下,本文利用静力子结构方法推导了在多点输入模式下进行土层地震反应分析时拟静力位移的求解步骤,并通过均匀土层算例验证了行波输入下利用约束子结构模态综合法进行复杂场地地震反应分析的可行性。

基于子结构法的汽轮发电机组模型轴系及弹簧基础模态分析

针对有限元法分析大型汽轮发电机组轴系及弹簧基础模态时节点数多、求解困难的问题,在计算中引入了子结构模态综合法(CMS)。以某轴系及弹簧基础模型试验台为研究对象,建立了三维有限元模型,应用CMS法进行了联合模态分析;同时采用锤击法对试验台顶台板进行了模态测试。研究结果表明:采用CMS法与直接有限元法在单独计算弹簧基础模态频率时误差极小,在0.13%以内;基于CMS法的顶台板拓展结果与顶台板模态实测结果较为吻合,模态频率误差在工程允许范围内;CMS法作为一种解决复杂结构动力学问题的方法可以有效地应用于轴系及弹簧基础的模态分析。

车铣加工中心刀塔结构的动力学建模

由于车铣加工中心刀塔结构的复杂性和多结合面性,本文将其分解为四个子系统,结合面用等效弹簧和等效阻尼代替,利用一个柔性结合点可以用二个刚性结合点和一个子结构替换的原理,并运用机械阻抗凝聚法和子结构综合法建立了刀塔结构的动力学模型。

基于频响的子结构综合中界面信息的完整计算

基于FRF的子结构综合法求解整体频响过程中,子结构间连接处的频响数据对于计算结果有着重要影响,而连接处的频响数据与子结构界面点处的频响数据关系密切.由于子结构连接处的复杂性,考虑到转角自由度处的频响信息难以通过实验获取,因此针对多自由度连接情形,提出了一种利用容易测得的位移频响数据,求解子结构界面点处转角自由度频响数据的计算方法,从而得到了子结构综合中界面点的完整频响,并以仿真算例验证了方法的可行性.

硬涂层整体叶盘频率转向特性研究

硬涂层减振是一种极具应用前景的减振技术,被广泛应用于整体叶盘阻尼减振,研究旋转硬涂层整体叶盘频率转向特性具有重要意义。针对NiCoCrAlY+YSZ硬涂层整体叶盘减缩结构建立有限元模型,研究工作状态下硬涂层整体叶盘模态动频曲线两阶模态间频率转向和振型转换特性,和高阶模态间复杂的频率转向特性及硬涂层对整体叶盘频率转向和振型转换特性的影响。仿真结果表明:频率转向区附近转速n=600 rad/s时,无涂层整体叶盘第5阶和第6阶固有频率差值为15.14 Hz,硬涂层整体叶盘第5阶和第6阶固有频率差值为14.04 Hz,频率转向区附近固有频率变化率为7.26%;硬涂层的涂敷不会影响频率转向现象的发生,但改变了两阶模态间频率转向区动频曲线间隙,对频率转向区处模态振型无影响。

加工中心机床滚珠丝杠结合面的动态特性

研究加工中心机床滚珠丝杠动结合面的动态特性，运用机械阻抗凝聚法和子结构综合法，建立了该结合面的力学模型。据此提出动特性设计方法，并在改变两种工况参数的条件下，识别出７种不同外载荷与５种不同预紧载荷时的结合面动态参数数据，供整机ＣＡＤ系统使用。

螺栓结合部切向动力学行为辨识方法

首先,以螺栓结合部切向动力学特性为研究对象,基于频响函数的子结构综合法为理论主线,建立结合部切向动力学行为辨识基本方程,推导其切向动刚度Za的理论表达式;其次,联合奇异值分解与最小二乘法,优化辨识结合部切向等效刚度ka与阻尼ca,由此建立螺栓结合部切向动力学数值模型;最后,利用该模型计算结构测点频响函数,进而将其与实测值进行对比。结果表明,二者吻合程度较高,且特征峰对应频率误差分别为1.38%,1.51%和0.84%,验证了所提方法能有效辨识螺栓结合部切向动力学行为,所得等效动力学参数精度较高,可为机械系统整机精准建模提供理论参考与数据支撑。

设有横缝的高拱坝地震反应分析方法

文中介绍了两种模拟拱坝径向横缝的力学模型 ,应用非直接对接的自由子结构方法 ,在模态子空间内建立了拱坝地震反应分析的非线性动力方程 ,提出了考虑动水压力影响的近似计算方法 .