基于ODS FRF某城际车工作状态下模态贡献分析

为研究某城际车工作状态下模态贡献问题,首先用激振器对该城际车进行了静态台架实验,利用LMS.Test.Lab软件识别其模态参数。然后对该城际列车进行线路实验,测试其不同速度级下的加速度振动响应。根据ODS FRF概念,给出了城际车在ODS FRF包络曲线峰值处的工作变形。最后根据模态叠加原理,得出不同速度级下,该城际车不同频率下工作变形主要由车体沉浮、车体点头及车体1阶垂弯贡献的结论。同时结果显示,不同速度级下,同一频率下工作变形可能由不同固有模态贡献;不同速度级下,同一工作变形频率可能会发生偏移。

基于静态台架试验的车体模态贡献量分析

基于模态叠加原理推导车体模态贡献量的计算方法,并计算某型地铁车体的模态贡献量。首先对车体进行静态台架模态试验,获得车体的响应数据并识别出车体的模态参数,然后计算出在不同激扰力频率下车体各阶模态对车体振动的贡献量。结果显示,当激励频率接近车体侧滚和一阶菱形固有频率时,侧滚和一阶菱形的模态贡献量最多,与实际情况吻合。其次,在两点、同侧、同相简谐激励工况下,车体侧滚和一阶菱形模态始终占主导地位,进一步验证了该方法的可行性。

面向InSAR的空气扰动影响机翼挠曲变形建模

针对多节点InSAR机翼挠曲变形误差问题,提出了一种基于机理模型综合参数辨识的方法对空气扰动影响机翼挠曲变形分层建模。首先,将大气湍流作为InSAR成像工作段的主要空气扰动,并基于Dryden模型分析得出了载机工作高度和速度是影响大气湍流的主要因素,将大气湍流影响机翼挠曲变形建模转换为载机在不同工作状态(高度变化、速度变化)的机翼挠曲变形分层建模。其次,基于空气动力学理论及悬臂梁变形理论建立机翼挠曲变形机理模型,借助计算流体力学与计算结构力学仿真分析获取实验数据辨识模型参数。最后,通过仿真实验验证,所提方法与模态叠加原理计算横向位移精度均优于0.6 mm(相对误差0.3%),轴向位移精度均优于0.015 mm(相对误差0.2%)。对实验室搭建的分布式光纤光栅测量系统进行测试,利用模态叠加原理计算变形量来验证所提方法,横向位移精度优于0.3 mm(相对误差1%),轴向位移精度优于0.06 mm(相对误差3%)。

利用弯矩影响线的移动荷载识别方法

基于模态叠加理论,通过桥梁多个截面处加速度响应数据,计算得到桥梁受移动荷载作用下的模态加速度.根据d'Alembertian原理,桥梁截面任意时刻的动弯矩可看作是任意时刻受惯性分布力和移动荷载作用下的静弯矩.利用影响线,建立起移动荷载与弯矩之间的关系,提出了一种利用弯矩影响线识别移动荷载的方法.算例表明,当荷载只有一个时,可由单点弯矩直接识别,当有多个移动荷载时,可基于多个截面的弯矩数据,利用最小二乘法可以有效的识别出任意时刻作用于桥梁上的移动荷载值.该方法避免了求解桥梁的动力学微分方程,识别精度高且过程简单,适合于工程应用.

复杂工况下大型风力机动响应计算方法研究

为了获得水平轴风力机在时变载荷作用下的动态响应,提出一种基于模态叠加法的复杂工况下风力机整机动态响应分析计算流程。在动响应计算中,采用叶素动量定理计算风力机叶片在各个运行工况下的时变载荷,并建立风力机整机结构有限元模型;以叶片动载荷为激励,运用模态叠加法对风力机的动态响应进行分析。搭建实验室规模的风力机动响应测试平台,通过测试结果与数值分析结果的对比分析,表明该文分析流程的正确性。以陆地2 MW大型风力机为研究对象,运用该文所提出的计算方法对风力机系统的动态响应进行分析,得到不同风况下轮毂的位移动响应时域历程,对激励中各频率成分对结构动响应的影响进行分析。结果表明,在湍流风的作用下风力机的横向位移会产生大幅波动;在强阵风作用下风力机轮毂振动加剧,振幅最大增加179.52%,在风力机结构设计时应给予一定重视。

考虑身管初始挠度的弹炮耦合振动特性分析

为研究火炮发射过程中运动弹丸激励下的身管振动特性,以某型火炮为例,基于Euler-Bernoulli梁理论,建立考虑身管初始挠度的移动弹丸-弹性身管耦合振动方程,利用模态叠加法对方程进行求解。基于有限元软件Abaqus以及动力学分析软件Adams建立相应考虑初始挠度的刚柔耦合动力学模型,并对数值计算的结果进行验证。在模型的基础上,对弹丸速度和弹丸质量影响炮口振动特性的规律进行分析。结果表明对于在运动弹丸激励下身管振动问题,身管初始挠度对振动分析结果的影响很大,不可忽略。在考虑身管初始挠度的情况下,弹丸速度越大,对弯曲身管的校直作用越明显,炮口振动幅值越大;弹丸速度一定时,弹丸质量越大,炮口振动幅值越大。

移动质量载荷作用下的悬臂梁振动计算方法

对受移动质量载荷作用的梁的振动规律进行精确研究,一直以来是振动领域的难点问题。以移动弹丸激励下的身管为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了具有一般性的移动质量-悬臂梁耦合振动方程。根据模态叠加原理,采用广义坐标变换的方式编写了分析程序,求解移动质量载荷作用下的悬臂梁振动。该方法计算量小,精度高。在ABAQUS软件中建立有限元模型,通过联合ADAMS软件刚柔耦合数值分析验证了求解结果。最后,讨论了不同弹丸速度和弹丸质量对炮口处的振动影响规律。结果表明,炮口振动幅值随弹丸速度的增大而减小,随弹丸质量的增大而增大。该建模计算方法,亦可应用于移动质量载荷作用下的悬臂梁振动以及其它相关工程振动问题的求解。

基于布里渊分布式光纤的储液罐变形场重构方法研究

以固定式储液罐薄壳壁结构变形的可视化重构为研究背景,提出了一种基于薄壳壁结构表面应变测量的模态叠加变形重构方法。该方法采用分布式光纤传感系统测得薄壳壁结构局部的应变信息,再通过模态叠加原理的计算方法实现应变-位移转换,重构光纤传感器监测构件的变形;同时,为了验证方法的有效性,建立三维有限元分析模型并进行变形仿真分析,将仿真位移结果与试验分析结果作对比。结果表明,提出的基于模态叠加原理的变形重构计算方法在不同方向加载载荷作用下均呈现出较高的重构精度,薄壳壁结构变形位移的绝对误差小于2 mm,平均相对误差小于3%,验证了该方法的可靠性和可行性。