基于循环对称结构制动盘的三维瞬态温度场仿真

针对制动盘这一类具有循环对称特征的结构,建立了三维瞬态温度场泛函形式的数学模型,从而使计算模型和计算规模大大简化;采用ANSYS有限元程序对制动盘流场进行计算,得到了制动盘表面任意时刻的对流换热系数,进而获得其温度场分布;并且计算结果与实物试验结果比较吻合。

循环对称结构静力学渐进拓扑优化设计

采用双向渐进结构优化方法(BESO)研究循环对称结构拓扑优化设计问题。循环对称结构的几何特征无法划分为均匀一致的网格,造成单元灵敏度计算结果与单元体积直接相关,不同网格剖分后的单元体积分布将导致渐进优化过程中不同的单元去除顺序,最终使得优化结果具有单元体积依赖性。针对循环对称结构的特殊性,提出灵敏度密度新概念与消除非等体积单元棋盘格现象的体积加权灵敏度密度过滤新方法,大量算例表明这是一种有效的方法,同时优化结果也充分显示子结构单胞尺寸效应对优化构型的显著影响。

循环对称结构的多尺度拓扑优化方法

研究了循环对称结构多尺度拓扑优化问题,阐明了均匀化等效性能的基本性质,提出了循环对称单胞的特征参数概念,建立了均匀化映射计算方法,构造了等效性能的三元参数插值模型,有效简化了不同特征参数、微结构构型与体分比下的单胞均匀化等效过程。通过微结构的特征驱动建模与B样条参数化,克服了微结构拓扑优化变量多和变量离散难以保证其光滑连接的问题。给出了典型数值算例,比较了等比例排列单胞与等间距排列单胞对结构优化结果的影响,验证了多尺度优化方法的有效性。

循环对称结构动态响应问题的可靠性分析

以提高复杂循环对称结构动态响应问题的可靠性分析精度为主要目的,运用三参数可靠性模型,对循环对称结构动态响应问题的概率有限元方法的基本理论及计算进行了研究。以结构的材料性能参数、几何参数等为随机变量,导出了求解循环对称结构的动态响应及动应力的数字特征及概率分布的计算表达式。在此基础上计算了在动载荷工作状态下的圆盘和齿轮的可靠度,并与Monte-Carlo法的计算结果进行了对比。结果表明文中的方法更加有效、简捷。

循环对称结构随机子空间法模态分析及验证

为探究仅基于响应测量的随机子空间法能否准确识别循环对称结构的重根模态,以制动盘为例,分别对其进行基于随机子空间法的模态分析及传统的试验模态分析,并提取了相应的模态参数,结果显示二者前9阶固有频率最大误差仅为0.66%,且振型吻合。表明仅基于响应测量的随机子空间法同样适用于循环对称类结构的模态分析。

求解循环对称结构特征值问题的新方法

利用结构循环对称的特点 ,提出一种求解循环对称结构特征值问题的新方法。该方法通过构造伪单元 ,可以方便地引入结构的循环对称条件和复约束条件 ,实现循环对称扇区复约束刚度阵和复约束质量阵的变换 ,避免复数运算和扇区级满阵存储 ,使计算以实数形式在单元级进行。该方法能通过任意一个循环对称扇区的有限元模型求解完整循环对称结构的特征值问题 ,可以大量减少计算工作量 ,极大地提高计算机的解题能力和计算效率。

循环对称结构特征值问题的复数域子空间迭代法

提出求解在循环对称结构固有特性问题的研究中出现的复Ｈｅｒｍｉｔｅ阵特征值问题的复数域子空间迭代法。根据Ｔｈｏｍａｓ等人提出的理论，生成循环对称结构任一子结构的复约束质量阵和复约束刚度阵。根据本文提出的办法，生成一个包含ｑ个相互质量正交归一的复向量组成的初始里兹迭代复向量组，并将原广义特征值问题的求解空间投影到由这ｑ个复向量张成的Ｋｒｙｌｏｖ空间上可很方便地在ｑ维Ｋｒｙｌｏｖ空间上进行广义复Ｈｅｒｍｉｔｅ矩阵特征值问题的求解。

循环对称结构静态与动态分析方法

循环对称结构静态与动态分析方法赵宁，刘更，刘恩泽（西北工业大学）１引言航空航天、石油化工、电力核能等许多领域中，有许多结构是由一个基本“扇形”段沿周向重复Ｎ次组成，这类结构统称为旋转周期结构（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ...

求解循环对称结构的伪单元法

对于循环对称结构的求解,在引入循环对称条件时,需对有限元总刚进行行变换和列变换,这将改变总刚的带宽和非零元素的位置。本文提出了求解循环对称结构的伪单元法,用三种伪单元实现上述各变换项的改变量,无需形成完整的总刚矩阵,从而大大地提高了计算机的解题能力。文中用算例进行了说明。

循环对称结构中的混合界面模态综合法

利用循环对称结构部件模态的等同性推求了循环对称结构中的混合界面模态综合法的动力方程．

循环对称结构重根模态振型相关性修正

为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则(Cross modal assurance criterion,Cross MAC)初值得到夹角误差;在此基础上确定出对应的旋转角度和测点数;对有限元模态振型进行旋转匹配并计算得到修正后的Cross MAC值。应用该方法对制动盘有限元模态模型和试验模态模型进行相关性修正,结果表明:该方法不仅能获得准确的循环对称结构模态相关性,且相比于已有的循回群和初等旋转变换方法而言,修正效率得到显著提高。

三维循环对称结构的多目标多约束拓扑优化算法研究

利用循环对称特性建立三维循环对称结构的多目标多约束拓扑优化算法。基于子结构法原理,将三维循环对称结构转化为一个扇形子块,建立在应力和位移约束下强度、刚度和频率的多目标函数拓扑优化模型,采用罚函数法与遗传算法结合,形成多目标多约束拓扑优化算法。在拓扑优化算法中,采用个体相似控制以使初始种群的个体遍布整个可行解的空间,采用混合选择法以增加种群的多样性并提高运行效率,采用最优保存策略以保证算法的收敛性。同时对适应度函数做可调的非线性变换,以提高遗传算法的收敛速度。另外在遗传算法的进化过程中,引入了多样性策略,去除重复的个体,增加新的个体,扩大解的搜索范围。算例结果表明,文中所建立的算法是合理、有效的,且可用于循环对称结构的初始方案设计。

循环对称结构模态对失谐的敏感性研究

循环对称结构模态会因失谐而产生严重的局部化现象,并导致结构振动响应幅值增大。笔者基于循环对称结构的集中参数模型,利用模态局部化程度的量化分析法,以及Monte Carlo统计法,仿真分析了循环对称结构模态对随机失谐的敏感性,研究总结了系统参数,特别是失谐强度和耦合强度对循环对称结构模态局部化程度的影响规律。

循环对称结构在外力作用下的模态特征及位移特性

在循环对称结构受迫响应分析的基础上,从理论上探讨了外载荷不同分布作用下结构的模态特征和位移特性。从而为循环对称结构的多点激振试验、模态分析和载荷识别提供理论依据,并且为模态分类提供一种有效的方法。

具有微小差异的循环对称结构的振动分析

工程中实际的循环对称结构,往往因不能理想地循环对称而成为拟循环对称结构。应用广义模态综合法对拟循环对称结构进行振动分析,探讨拟循环不对称结构与循环对称结构振动规律的差异。可为进一步研究循环对称结构提供一定的参考依据。

循环对称结构的离心叶轮振动分析

利用离心叶轮具有循环对称性的特点,采用商业有限元软件ANSYS进行循环对称振动特性分析,和常规完整大模型计算相比,在保证计算精度的同时,大大节省了计算时间和计算资源。同时,分析得到转子结构各阶的固有频率及相应的变形云图,为转子在工作转速下的平稳运行提供了科学依据。

具有循环对称特点的耦合结构振动特性分析

利用一些循环对称结构件经耦合后仍呈现循环对称的特点进行耦合结构的振动特性分析,以节约计算时间和计算资源。应用Weierstrass-Mandelbrot分型模型结合赫兹接触理论求解了耦合结构接触面的切、法向刚度,再用商业有限元软件导出了各结构件的刚度及质量矩阵,并通过扩维来组装耦合扇区的刚度矩阵;应用弹簧元模拟了接触面的切、法向刚度;对耦合结构施加复约束条件,用MATLAB开发出利用结构单扇区求解耦合结构振动特性的计算流程。将该流程应用于航空弧齿锥齿轮-阻尼碗耦合结构振动特性的求解,并与耦合结构的整体有限元模型计算结果进行了对比,结果表明:开发的计算流程在保证准确性的前提下,可以高效率地完成结构振动特性分析,计算误差控制在1%之内,运算时间节省了67%以上,同时可以有效节约存储资源。另外,通过对航空锥齿轮-附加阻尼碗的振动特性分析得知,该耦合结构增加了以阻尼碗振动为主振型的特征频率,在后续的结构减振或频响计算时应引起足够重视。

结构动力修改的循环对称摄动新方法

利用结构的循环对称特性 ,以矩阵摄动理论和复约束法、伪单元法为基础 ,提出结构动力修改的循环对称摄动新方法 ,通过对循环对称扇区模型的分析获得整个循环对称结构特征值和特征向量的变化 ,大规模减少了这类结构动力修改的计算工作量 ,大大提高了计算效率。算例证明方法正确、有效、简捷。

具有对称循环结构的大系统Riccati方程的求解(英文)

本文研究了具有对称循环结构的大系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题．结果表明，这类系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题可以简化为求解＋1个独立的低阶方程．做为一个应用，这类系统的二次型最优控制问题和鲁棒二次型最优控制问题也可以简化；