梁板耦合结构振动功率流特性研究

研究梁板耦合结构的振动特性,以导纳理论为基础推导了系统各部分功率流表达式。通过数值仿真研究主要结构参数变化对系统功率流的影响。结果表明:梁、板厚度及梁长度影响功率流幅值的频带分布,而梁、板损耗因子的变化改变净功率流、总功率流和吸收功率流的大小,其中板角是较为理想的耦合位置。通过优化设计,对某工程结构的振动控制取得了一定效果。

变截面梁-板耦合结构的功率流

介绍了用微分变换法求解变截面梁的振动,并对变截面梁-板耦合结构的功率流进行了研究,分析了梁的不同结构参数对功率流传递的影响,为梁-板耦合结构的减振设计及新型梁式宽带吸振器的设计提供了重要参考。

梁上附加集中质量对梁-板耦合系统功率流特性的影响

运用导纳功率流法,建立了含集中质量负载的梁与板的耦合振动模型,分析了质量负载对耦合系统功率流传递的影响,并通过ANSYS的优化模块,对梁上附加集中质量的质量大小及在梁上的位置进行了优化设计。研究表明:附加质量对耦合系统的功率流峰值有显著影响,影响的程度与梁板的结构参数有关;合理选择附加质量的质量大小及在梁上的位置,可以提高梁式动力吸振器的吸振效果。

板-梁耦合结构振动功率流与声辐射特性研究

针对车身低频结构噪声控制问题,首先以车身典型板-梁耦合结构简化模型为研究对象,推导出一种以CBAR焊点单元轴向位移响应和速度响应为计算参数的净功率流简化计算公式。然后以振动净功率流和等效辐射声功率(ERP)为评价参数,研究了板-梁耦合结构振动辐射噪声产生机理,从中可知不可忽视焊点对板、梁之间功率流传递的影响,而且合理设计焊点布局有利于提高辐射噪声水平。最后,基于净功率流简化计算公式,提出了一种焊点布局拓扑优化方法,结合板-梁耦合结构振动辐射噪声控制算例验证了其有效性。上述研究成果可为车身NVH品质的提高提供一种新的思路和方法,具有良好的工程实用价值和应用前景。

梁板耦合建模中连接负载对系统功率流特性影响研究

为了能够更准确预报梁、板耦合系统的功率流特性,在功率流模型解耦过程中引入梁、板连接负载,分析了输入梁、板的功率流,与有限元的分析结果对比,验证了含有连接负载的耦合模型的正确性,从而表明功率流的耦合建模中需要引入连接负载。通过改变结构参数、边界刚度,研究了忽略耦合模型连接负载引起功率流特性分析的误差规律,数值仿真结果表明:随着梁板长度比增大,结构边界刚度的减小,忽略连接负载造成的功率流分析结果误差增大,此时在梁板耦合建模中必须考虑连接负载;梁与板厚度接近时,考虑与不考虑连接负载的仿真数值相近,为了方便计算,可以在建模中忽略连接负载。

基于“板-梁”耦合技术的自升式海洋平台碰撞性能研究

随着世界各国对海洋资源开发的不断重视,各种海洋能源开发装备不断研发与应用,船舶与海洋平台碰撞的事故越发频繁.开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对更好地开展平台耐撞结构设计具有重要意义.由于海洋平台结构庞大且复杂,对其开展整体碰撞性能研究时,需要对模型进行合理简化.文中基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,以简化建立自升式海洋平台的碰撞模型.利用该技术分析了平台遭遇5 000 t补给船撞击下的动态响应,从损伤变形、碰撞力、能量吸收等方面对自升式海洋平台结构碰撞性能进行研究.研究结果表明:船舶与海洋平台碰撞具有明显的局部特征,碰撞区域的弦杆和撑杆均发生了较为明显的弯曲变形,且撑杆为主要的吸能构件,可见,适当增加碰撞区域撑杆的强度,可以有效提高平台的碰撞性能.

板梁耦合的振动分析

简单形状构件的振动理论较为成熟,但在实际工程中,振动部件的形状较为复杂,需要根据现有的简单形状构件的振动理论通过耦合的方式来进行分析.针对一个机械构件,首先根据其形状,把其简化为板梁耦合结构.而后分别建立板和梁的的振动方程,再通过两者之间的力矩和转角的关系对各自的振动方程进行了修正,获得耦合振动方程.最后分别通过理论分析的仿真和ANSYS仿真对理论分析进行了检验和修正.仿真结果的比较也证明了此理论分析的正确性.通过此分析,提出了一种可行的振动耦合的求解方法.

板-梁耦合技术在自升式海洋平台碰撞分析中的应用研究

该文基于非线性有限元软件ABAQUS,针对自升式海洋平台结构特点,提出了"板-梁"耦合技术,用以简化建立自升式海洋平台的结构模型。以平台典型的单K和双K节点为研究对象,基于"板-梁"耦合模型及板壳模型分析了其碰撞性能,同时比较验证了"板-梁"耦合技术的可靠性。研究结果表明,"板-梁"耦合模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与板壳模型结果一致性较好。该文研究成果可以为大型平台结构整体碰撞性能分析提供技术支撑。

梁与正交各向异性板弯曲波的传递特性研究

以正交各向异性板与各向同性梁耦合系统弹性波传递特性为研究对象,基于弯曲波传播的动力学分析,推导出子系统间的功率流传递系数(power flow transmission coefficient,PTC)和耦合边界处的耦合损耗因子(coupling loss factor,CLF)表达式。计算分析了内损耗因子、频率和方向角α等参数对传递系数的影响,并通过与有限元结果的对比验证了耦合模型的正确性,最后与各向同性板梁耦合结构进行了比较。模拟结果表明,当弯曲波入射时,方向角α对传递系数有明显影响,当方向角α为90°时传递系数最小。同时梁的内损耗因子对传递系数有明显影响,随着内损耗因子的增大,传递系数也越大。

正交加肋地基板在谐荷载作用下的动力响应

将加肋地基板作为板-梁耦合系统,考虑弹性地基模型,建立土—基础耦合系统的运动微分方程,通过富氏积分变换及其逆变换,演绎出双向正交加肋钢筋混凝土地基板在设备谐激力作用下的振动响应的半解析解法。结果说明,在土建设计中,为了减少振动对环境的有害影响,应考虑动力设备基础的隔振和减振问题。数值算例也表明,本方法有较好的计算精度。

框架结构中矩形楼板动力响应求解的谱单元法

在进行轨道交通引起建筑结构振动响应计算时,为了提高高频响应的准确度,采用谱单元法(spectral element method,SEM)求解矩形楼板的动力响应,并针对既有谱单元法中板与梁(柱)单元自由度不相容问题,通过修正板的节点自由度,实现了板与梁、柱的耦合。将四边任意边界条件的矩形板分解为两个可以转化为类一维问题的单向板;基于Kirchhoff薄板的振动控制方程,对每一个单向板进行动力计算,并分析波的传播与横截面的振型。通过最小二乘法优化板的节点自由度,使之与梁、柱单元的自由度对应,实现谱单元法在梁板柱耦合结构中的应用。将谱单元法的计算结果与解析解和有限元法结果对比得出:在1~250 Hz内,谱单元法的计算结果比有限元准确,尤其在高频范围;谱单元模型节点数量较少,建模和计算效率高于有限元。

岸边集装箱起重机的虚拟样机建模

对岸边集装箱起重机进行虚拟样机建模,为后续的动力学仿真做建模方面的准备。首先在Solid-works中建立岸边集装箱起重机主体钢结构三维模型,然后在ANSYS中给三维模型赋予物理属性,生成有限元计算模型,并转化为模态中性文件,最后将模态中性文件导入ADAMS中去,在ADAMS中补充建立起升和小车运行机构,从而建立起岸边集装箱起重机的虚拟样机模型。

混合模型声振问题的数例研究

加筋板是常用的工程结构,对该类结构声振问题(尤其是中频域)的准确合理预测具有重要的工程意义,目前广泛采用的是混合模型法(Hybrid FE/SEA method),然而实际的筋板结构存在大量的边界自由度。为此,本文选取具有典型中频振动特征的梁板线耦合模型,对忽略板边界条件影响的可行性进行了初步探讨。