基于特征灵敏度技术的船用齿轮箱抗振优化设计

舰船传动齿轮箱的设计要求一定的抗振性能和低噪声水平。在对船用齿轮箱模态分析的基础上,从运行环境分析其抗振要求,采用特征灵敏度技术衡量各部件对振动特性的影响权重,然后对低阶固有频率影响程度较大的上盖进行了多目标形貌优化和尺寸优化以获得其加强筋的分布方案,由此得到的结构修改方案显著地提高了齿轮箱的抗振性能。归纳了船用齿轮箱抗振结论和优化设计方法,对同类齿轮箱的抗振设计具有参照意义。

基于特征灵敏度的Benchmark结构损伤诊断

为准确地评估结构的健康状况,提出了一种两阶段损伤诊断方法.引入柔度差值斜率的概念确定结构可能出现损伤单元的位置,采用基于二阶特征灵敏度的方法确定可能损伤单元的损伤程度.应用该方法对由国际结构控制协会与美国土木工程学会(IASC-ASCE)提出的健康监测Benchmark结构进行了分析.结果表明,两阶段损伤诊断方法能够准确地定出可能损伤单元的位置与损伤程度,识别结果与真实的损伤接近,说明该诊断方法是有效的.

自由结构动力优化设计中的特征灵敏度分析

在结构动力优化设计中，特征灵敏度分析是一个十分重要的环节。如何在保证精度的前提下减少分析工作量具有重要意义。本文运用幂级数展开法．给上了诸如潜艇、鱼雷等自由结构特征灵敏度分析方法。该方法计算精度高，且精度可根据要求进行调整。最后，通过对一自由一自由梁计算表明该方法是有效的。

任意非亏损系统特征灵敏度分析的直接摄动法

本文发展了一种任意非亏损系统特征灵敏度分析的二阶直接摄动法。将未摄动的问题的解作为零阶近似,把摄动影响作为摄动后问题的高阶修正,经过严格的数学推导,得到了支配高阶修正量的完全方程组。本方法无须知道被摄问题的全部特征向量,仅需知被摄模态的特征对。本方法可处理被摄问题具有重特征值、甚至具有等导重特征值这一高度退化和极难处理的情况。算例显示了本方法的正确性。

拉索的特征灵敏度分析

为研究拉索参数修改对其动力特性的影响,考虑拉索的抗弯刚度建立了拉索模型,分析了拉索特征值相对于拉索的索力、抗弯刚度和质量的灵敏度,分析表明拉索的索力和抗弯刚度特征灵敏度较高,必须准确可靠的识别出拉索的索力和抗弯刚度。

非线性特征方程的重根特征灵敏度

在大型结构工程和控制工程中，对非线性特征方程的需求将愈来愈多．在以非线性特征方程分析结构或控制系统的动态特性、进而指导系统的动态设计时，其特征灵敏度是不可缺少的信息．为此，本文针对具有重根的非线性特征方程的特征导数计算提出了一种较为实用的方法．

模型修正的逆特征灵敏度方法

本文将文献[1]提出的无阻尼系统逆特征灵敏度理论推广到线性粘性阻尼系统中,推导了线性粘性阻尼系统的一阶逆特征灵敏度公式。本文还探讨了将逆特征灵敏度理论用于修正结构动力模型的方法,并对简单的例子进行了计算机数值模拟。算例表明,利用该法无需分段线性迭加就能在修正量较大的情况下达到较高的精度。此法与其他模型修正方法比较,具有公式简单、物理意义明确,修正精度高等优点。

计算实特征灵敏度的代数法

对于实特征灵敏度分析问题 ,给出了一种代数法求解公式 ,所提出的方法既适合于单频 ,也适合于重频。为说明算法的数值稳定性 。

计算复特征灵敏度的代数法

对于复特征灵敏度分析问题 ,文中给出了一种代数法求解公式 .从理论分析的角度来说 ,所提出的方法既适合于单频 ,也适合于重频 .为了说明算法的数值稳定性 。

关于“重根特征灵敏度分析”的讨论

为了提高＂重根特征灵敏度分析＂一文的计算效率，本文提出了一种方法，使得该文中的一个大维数逆矩阵Ｆ－１可以不直接计算，而改用一种求解线性代数方程组的办法。

流体介质中柔性平板振动的特征灵敏度分析

柔性结构在流体介质中振动,诱导流场对振动的影响不可忽略,分析结构振动特性的灵敏度也需要考虑诱导流场的影响。论文作者在偶极子配置法计算流场附加质量的基础上,利用灵敏度分析的直接法发展了一种考虑柔性平板在流体介质中振动的流固耦合系统固有振动特性关于设计参数的特征灵敏度的方法。数值算例表明本文所提出的灵敏度分析方法行之有效。

同伦法部分极点配置中特征灵敏度计算

针对大电网区域互联造成的电力系统中低频振荡问题频繁发生,通过采用配置电力系统稳定器(PSS)来提高系统阻尼。为了解决参数配置中存在的经典牛顿法对初值要求高这一问题,引入了最小方差-全概率同伦部分极点配置方法。详细分析了其中的特征灵敏度计算问题,分别计算了特征值一阶、二阶灵敏度,比较了特征向量灵敏度的3种不同的算法;并通过经典的3机9节点系统和New England 10机39节点系统进行了仿真实验。算例结果证明,参数K、Ta,以及极点都被配置到了目标位置,3种方法都具有可行性和有效性,证明了NELSON方法具有更好的适用性、鲁棒性。

任意非亏损矩阵特征灵敏度分析的模态展开法

把特征向量的各阶导数表示成所有模态的线性组合,并利用左模态与右模态间的双正交性,首先导出了任意非亏损矩阵的重特征值的一阶导数所满足的特征值问题,然后根据此特征值问题无、有重根的情况,再导出了异导重特征值和等导重特征值对应的可微特征向量、特征值和特征向量各阶导数的一般计算公式。算例显示了方法的正确性。

重根特征灵敏度分析

本文建立了一种确定具有重特征值系统之特征灵敏度的新方法。所提出的方法以Ｍｏｏｒｅ─Ｐｅｎｒｏｓｅ广义逆技术为基础。对于重根结构系统的特征导数计算，它是一项有效的技术。

阻尼结构重频特征灵敏度计算的扩展Nelson方法

考虑求解阻尼结构重频特征灵敏度计算问题,针对传统Nelson方法无法计算重频特征灵敏度的问题,提出一种新的扩展Nelson方法.通过构造新的灵敏度特解控制方程,并证明其系数矩阵的非奇异性,使其可以计算结构重频复模态振型灵敏度,扩展了Nelson方法.该方法保持了传统Nelson方法的优点,仅利用重频频率对应的模态振型求解,无需扩大方程求解规模和矩阵重排.数值实例验证了该方法的有效性.

特征灵敏度分析中参数μ的选择问题

本文指出，对于重特征值λ０，即使在是对称阵的假设下，含μ的灵敏度方程的解也与μ无关；由数值计算稳定性所确定的μ值界限，需要知道异于λ０的特征值的信息，这与非模态展开法的策略有所背离。

比例阻尼振动系统特征灵敏度

本文给出了比例阻尼振动系统的特征值与特征向量灵敏度的计算公式，以及在模态截断情况下，特征向量灵敏度的高精度近似计算公式，并通过算例证明其有效性．

计算重根特征向量灵敏度的正则完备法

在基于灵敏度分析的轴对称模型修正中,重根特征向量灵敏度是较为重要的确定结构参数优化方向的参数。以杨秋伟提出的计算特征向量灵敏度的方法为基础,在支配方程的两侧加上一个可调整的正则项以消除动刚度阵的奇异性,并结合完备模态法计算模态参与因子,提出了正则完备法。虽然该法以计算重根特征向量灵敏度而推导,但也可用于单根特征向量灵敏度的计算。通过试验算例验证了所提方法在轴对称模型修正的可行性。

多参数结构特征二阶灵敏度

提出了一种有效计算多参数结构特征值与特征向量二阶灵敏度矩阵——Hessian矩阵的方法.将特征值和特征向量二阶摄动法转变为多参数形式,推导出二阶摄动灵敏度矩阵,由此得到特征值和特征向量的二阶估计式.该法解决了无法用直接求导法计算特征值和特征向量二阶灵敏度矩阵的问题.数值算例说明了该算法的应用和计算精度.