基于模态缩减和模态实验数据的结构连接参数识别方法

利用在结构系统可测自由度上获得的不完备模态参数和子结构的有限元模型 ,根据模态缩减理论 ,建立了识别子结构间连接子结构参数的优化模型 ,采用逐次二次规划法求解 ,改善了测试噪声和模态截断误差的影响。该方法识别精度高、收敛速度快、计算量小 。

模态缩减法在组合结构振动特性分析中的应用

本文将子结构通过联结元件联结为组合结构的过程处理为结构的修改，利用各子结构已知的振动特性，应用模态缩减法对组合结构的自由度进行压缩，快速预测组合结构的振动特性。在模态缩减中，取各子结构的剩余附着模态作为其保留模态的补充，以提高计算的精度。对于含刚体模态的子结构，采取移频技术进行处理，计算表明，子结构移频后，对应的刚体模态也取为保留模态时，既可简化计算过程又有利于提高计算精度。

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法,以某透平驱动水泵系统为研究对象,采用有限元法建立了系统的动力学模型,并利用模态缩减法减少了系统自由度。在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应。结果表明,在计算系统的固有频率和稳态响应时,缩减后的模型相比于原模型依然具有较高的精度。静态传递误差激励在低转速范围内即可激发系统的高阶模态,为保证计算精度,在计算静态传递误差激励引起的响应时应保留一定数量的自由度。在计算瞬态响应时,缩减后的自由度模型相比完整模型节省计算时间超过90%,且偏差很小。综上所述,提出的模态缩减法在保证计算准确性的同时大大缩减了计算时间,为多级齿轮传动转子系统动力学特性的准确预测和分析提供了高效可靠的方法。

基于SAP2000 API的模态缩减法在高层建筑动力分析中的应用

为解决高层建筑自由度数目巨大导致其动力响应分析工作量大、效率低的弊端,文章在基于SAP2000API接口的基础上,分别运用原有结构整体刚度(静力凝聚法)和结构振型(SEREP法与MODAL法)3种不同方法,对高层建筑建立了简化为"葫芦串"体系的模态缩减方法.算例计算表明,直接基于原有结构整体刚度的模态缩减方法,对于结构的前几阶振型,具有较高的模拟精度;而基于结构振型的模态缩减方法(SEREP法与MODAL法)在所取的振型阶数范围内,能够完全一致地保留原结构的振动特性;而在所取的振型阶数范围外,相比于SEREP法,MODAL法能够大致反映结构的振动情况.由于对高层建筑动力分析通常只考虑前几阶模态的情况,文章结合SAP2000 API应用程序接口的功能,应用上述3种模态缩减方法,为自动化和高效化地实现高层建筑动力分析提供了良好的条件.

轴向流作用下均布非线性弹簧支承二维壁板的复杂响应

考虑刚性导流段和尾流段对流场的影响,建立轴向流作用下二维板的非线性流固耦合运动控制方程,用有限差分法对控制方程进行离散。为了克服差分网格较多时带来的计算规模较大的问题,对控制方程用主模态缩减法缩减自由度,然后对离散方程进行数值积分,得到系统的复杂响应,分析其分岔和混沌特性。计算结果表明,以来流流速幅值和阻尼参数为可变参数时,系统具有极其复杂的动态响应,通过分岔图、相图和庞加莱截面图等方法判断了系统多种形式的周期、拟周期和混沌运动,在以来流流速幅值为可变参数时,系统一开始经由周期倍化分岔的方式进入混沌;在以阻尼系数为可变参数时,经由倒周期倍化分岔的方式从混沌运动退回到周期振动。

防空火箭炮刚柔耦合发射动力学仿真

为了研究防空火箭炮射击过程中的振动特性,以多柔体动力学理论为基础,采用"模态缩减法"生成柔性车大梁,用可以求解刚体和柔性体之间非线性接触问题的"节点法"生成柔性定向管,建立某车载防空火箭炮刚柔耦合动力学模型.结合相关实验参数进行了数值仿真,并与多刚体模型仿真结果相比较.结果表明:与纯刚性模型相比,考虑定向管和车大梁柔性变形的动力学模型更贴近于火箭炮的实际射击情况;柔性变形影响火箭弹出管口的初始扰动,进而影响射击精度.该研究对于改善火箭的初始扰动具有参考价值.

火炮动力学模型降阶的一种方法

基于惯性完备性准则提出了一种火炮动力学模型降阶的方法．建立了某火炮后坐部分的有限元模型，计算了该构件的固有振动特性，利用惯性完备性准则对模态进行了合理的缩减，有效地缩小了火炮动力学求解规模，具有较强的实用价值．

大型空间柔性结构基于H_2范数的模型降阶

本文给出一种简单易算的大型空间柔性结构的模态缩减法。分析了小阻尼条件下全系统及各阶模态子系统传递函数H2 范数的特点 ,进而定义了系统模态重要度序列 ,据此序列给出了在H2 范数度量下的最优降阶系统。仿真算例表明 ,基于H2 范数的模态缩减法明显优于普通的模态截断方法。

连杆安全性分析

文章利用AVL EXCITE、MSC Nastran、Abaqus和Ncode软件,对某汽油机连杆进行大头轴承弹性液体动力学分析、强度分析与疲劳分析,为连杆设计开发提供安全评价支持。

中心刚体-柔性梁耦合系统离散模型的研究

采用数值仿真对由中心刚体、柔性梁组成的刚-柔耦合系统的动力学离散模型进行了研究。考虑到刚柔-耦合系统的控制方程没有精确解析解,只能寻求数值解,最广泛使用的离散方法是有限元,但其广义坐标数目过于庞大,因此本文探讨了采用经典结构动力学中不同边界的模态函数离散动边界下刚柔耦合动力学方程的可行性及各自的优劣,得到刚柔耦合系统的模态缩减规律。

基于GDF的结构载荷及参数联合识别的实时方法

结构载荷及参数识别是结构动力学领域的重要研究内容,目前已有一些研究致力于两者的联合识别。比如EGDF法,虽然可以连续识别未知载荷和参数,但需要载荷自由度上的加速度响应;另外,该方法与其他基于最小二乘的连续识别方法一样,存在未知载荷和位移识别的低频漂移现象。提出了上述问题的改进方法,将识别问题转化为模态空间中的模态位移以及模态载荷的识别,再利用模态缩减法,得到实时的EGDF法;另外,采用位移和加速度作为测量响应,可解决识别结果的低频漂移问题。

基于机电耦合的进给系统动态特性仿真与性能优化

机床进给系统存在复杂的机电耦合作用,机械结构和伺服系统共同影响进给系统的动态性能。在进行机床进给系统动态性能分析时,集中参数模型和有限元模型均无法同时兼顾计算效率和计算精度的要求,模态缩减法的提出,可极大地缩短计算时间,同时保证了分析计算的精度。基于模态缩减法建立机床进给系统机电耦合模型,以某进给系统试验台为研究对象,进行仿真与试验对比,验证了所建立的机电耦合仿真模型的有效性;基于该进给系统机电耦合模型,综合利用试验设计、响应面拟合及多目标优化算法,以轴承预紧力和伺服控制参数为变量,优化了某动立柱式精密卧式加工中心进给系统的动特性。结果表明,X,Y,Z轴定位精度、响应效率略有提高,X,Y,Z轴轴向振幅分别下降70.08%,63.76%,79.32%,动态特性提高显著。

船舶V型柴油机曲轴多体动力学分析

针对V型柴油机曲轴系统,将有限元法和多体动力学法结合一起,进行虚拟仿真计算分析。首先通过三维软件和有限元软件建立曲轴、轴承座及活塞等多体动力学模型,模拟发动机实际工况,通过多体动力学仿真分析得出曲轴加速度、速度和位移等数据。通过计算得出,采用有限元和多体仿真结合的手段,能够有效模拟柴油机曲轴动力学特性。

基于有限元动力学的曲轴CAE分析

基于有限元动力学方法,通过建立包括活塞、连杆、飞轮和减振器皮带轮在内的有限元模型与多体动力学模型,通过进行曲轴系统在工作状态下的柔性体多体动力学仿真,分析了曲轴在运行状态下的扭振响应特性与应力分布变化,得到曲轴的安全系数分布,为曲轴设计评估与改进提供了依据和方向。

高维局部非线性系统的数值方法

给出高维局部非线性系统振动方程的一般表达式,对其线性坐标部分的方程进行模态分析,并利用模态缩减技术大幅降低线性自由度,而完全保留系统非线性坐标。从而建立了系统降维后的振动方程。

控制棒驱动机构的步跃冲击响应分析

基于柔性多体系统动力学理论建立了控制棒驱动机构(CRDM)三维实体有限元离散的刚-柔耦合动力学模型,用于计算CRDM在步跃冲击载荷下的响应。模型的方程采用模态缩减方法降低变形坐标维数,可以比非线性有限元方法更为高效地计算CRDM的运动曲线、冲击载荷和应力响应。此外,模型采用三维实体有限单元离散比杆单元离散方法具有更高的计算精度,不仅能准确地计算出大范围运动结果,而且可用于分析CRDM各部件的应力分布,找出局部应力偏大的部位。

螺栓结合部接触区域非线性动态特征的凝聚建模方法

为研究非线性接触力的影响,提出一种新型螺栓结合部接触区域动态特征的建模方法。基于混合坐标模态缩减技术,将螺栓联接模型中线性自由度的特征模态进行截断,仅保留接触区域的非线性动态特征模态。通过引入可等效表征非线性特征的接触耦合凝聚点,利用坐标变换将接触区域耦合面的非线性接触力凝聚到该作用点上,使得对螺栓结合部的非线性界面接触力转化为凝聚作用点的非线性刚度,从而在保证计算精度的前提下有效降低非线性耦合结合部求解的自由度数,节约计算资源。通过理论计算与试验对比,验证结合部耦合凝聚建模方法的有效性与可行性,这将为精准、高效地预测结构联接体的动态特征与性能评价奠定基础。

自升式海洋平台升降作业刚柔耦合动力学特性

考虑桩腿柔性对自升式海洋平台升降作业的影响,系统开展平台整体升降动力学研究。针对桁架式和壳体式桩腿两种类型平台分别建立其刚柔耦合虚拟样机,在考虑各阶模态对结构动力响应影响权重基础上,采用DC增益模态截断法研究模型简化方法。研究齿轮齿条接触动力响应及各齿轮间载荷特征时变规律,揭示平台动力性能对桩腿柔性的敏感程度,进一步集成升降控制、监测系统搭建平台升降实验系统,开展穿刺应急工况平台升降动力性能实验验证研究。研究结果表明:刚柔耦合简化模型在确保分析精度基础上可有效提高计算效率,且能准确反映应急升降工况下平台动力学特性;桩腿柔性影响不同升降位置齿轮齿条接触力时变规律及载荷分配差异性,且对壳体式桩腿的影响程度要高于桁架式桩腿。