多柔体系统动力学建模中部件模态的选择

在多柔体系统动力学模型中,部件模态坐标的引入是导致模型高阶的主要原因.因此,降阶时主要着眼于减小用以表示部件弹性变形的部件模态数.基于部件约束模态建立多柔体系统动力学方程,通过对典型的柔性航天器系统的动力学研究,分析系统模态和部件模态之间的对应关系,利用模态价值分析准则和内平衡降阶准则进行模型降阶,根据得到的降阶系统的阶数,对部件进行模态选择,减小所选用的柔性部件模态数,建立降阶动力学方程.利用MATLAB进行动力学仿真,结果表明,通过部件模态的选择来建立降阶动力学方程是可行的.

自由界面部件模态综合中的移频技术

本文给出在自由界面部件模态综合中应用移频技术的理论依据,证明了适当地选择移频值才能简化计算过程和保证良好的精度,并利用工程算例作了验证.

基于部件模态的多柔体系统非约束频率估计

基于部件模态建立多柔体系统的线性化动力学方程,通过特征分析及与ANSYS有限元分析软件计算结果相比较,表明结果是可行的。在此基础上,研究了中心刚体和柔性附件的相对质量特性对多柔体系统非约束固有频率的影响。

多级多重模态减缩策略及其在转子系统动力学特性分析上的应用

航空发动机转子部件众多,多部件高维复杂系统计算量大,导致动力学分析困难、计算时间长,进而影响转子结构设计和动力学验证的效率。基于部件模态综合方法,提出一种针对多部件高维复杂系统降维计算的多级模态减缩策略。对每个单独的子结构利用固定界面模态减缩,并行减缩各子结构的内部自由度,同时完整保留子结构间的耦合关系。通过子结构组合定义新一级的子结构,应用多级模态减缩策略提升降维减缩效果,结合多重模态减缩方法,构建界面分支模态,可显著降低转子有限元模型的维数,同时保留关键子结构的动力学特征和系统整体关键动力学特性。此计算策略被用于某弹用发动机转子系统低维减缩模型的建立,利用减缩模型提升了转子动力学分析的效率,加速轴承刚度参数的优化设计。研究结果表明,与ANSYS计算相比,转子动力学分析所需时间降低了99.5%,精度误差不超过0.1%,该计算策略可用于多部件高维复杂系统的快速分析。

基于部件模态综合理论的拉索-阻尼器系统的模型降阶

基于部件模态综合理论,将拉索和阻尼器看作两个子结构,则安装阻尼器的拉索振动可以表示为静态约束模态和低频主模态的线性组合。考虑拉索抗弯刚度,推导结构的约束模态和主模态函数,并利用Galerkin方法得到以模态坐标为未知量的常微分运动方程。当仅考虑约束模态和1阶主模态时,根据复模态理论研究线性粘滞阻尼器参数与拉索-阻尼器系统的1阶模态参数的关系。通过与精确解的比较证明该降阶模型的有效性。此外,当忽略拉索抗弯刚度时,仿真分析表明,与目前常用的Johnson降阶模型相比,文中给出的降阶模型更为简便,计算的精度也略高些。

粘性阻尼系统的自由界面模态综合法

本文对任意粘性阻尼系统提出一种新的自由界面部件模态综合方法.对于具有刚体自由度的部件引入状态向量描述的左、右投影矩阵,论证了投影矩阵对状态位移及状态力的算子作用,据此定义了状态剩余柔度矩阵及状态剩余惯性释放附着模态.文中提供的三个算例表明,本文提出的方法具有较高的计算精度和模态综合效率.

柔性航天器自由飞行状态系统基频的估算方法

首先分别采用部件模态和系统模态建立柔性航天器在轨运行状态下的动力学方程;重点推导了航天器系统模态与其部件模态之间的模态恒等式,得到了由部件模态计算系统模态频率的一般公式;然后结合目前航天器的常见构型,对一般公式进行合理简化,得到了估算航天器系统基频的简化公式;最后给出了简化公式的工程应用算例。

航天器结构动态响应分析的外部超单元技术

全面阐述了外部超单元技术的基本理论,并详尽概括了外部超单元计算技术的实现方法,运用该技术分析了航天器外挂太阳翼结构的动态响应分析问题,并与整体有限元分析结果进行了对比。结果表明运用该技术不仅模型维数得到显著降低,而且可以同样精确地分析和预示部件及整星的动态响应,满足工程上的精度要求,切实可行。

关于固定界面法的一个附注──精确固定界面法

由Ｈｕｒｔｙ［１］创始的、后经Ｃｒａｉｇ［２］发展的固定界面模态综合法属于具有模态截断误差的常规（近似）固定界面法。本文像文献［３］那样，基于作者提出的一种完备模态空间技术［４］建立了一种精确的固定界面法。这种方法可以获得全结构的精确模态，其代价是要求求解一个非线性特征方程。

具有半主动压电阻尼的叶盘结构动力学特性研究

针对航空发动机整体叶盘结构的失谐响应放大问题,在叶盘结构中引入半主动压电阻尼技术,并利用基于非线性模态分析的非线性系统频域响应快速算法-非线性部件模态综合(NCMS)法对具有基于负电容的同步开关阻尼(SSDNC)的叶盘结构动力学特性进行理论探究。分析结果表明NCMS法相比于Newmark法具有很高的计算效率,并能保证较高计算精度;SSDNC能够同时对叶盘结构的多阶振动模态都产生较好的抑制效果,并对多谐波激励下叶盘结构的所有振动峰值都产生较好的抑制效果(对于本文所用模型,振动峰值下降可达到73%);统计分析表明,SSDNC的振动抑制效果对叶盘结构机械失谐以及电路参数失谐均不敏感。

基于子结构技术的全船总体和局部振动研究

针对局部振动计算中难以确定局部构件的边界条件和全船振动计算成本过大的问题,引入子结构技术。阐述了子结构技术的基本理论,结合子结构和流固耦合技术,对一艘新型散货船进行了局部和全船振动分析预报。在预报过程中,运用流固耦合方法添加外部附连水和油水舱质量,用子结构界面减缩技术确定局部边界条件,进行局部模态分析,运用计算效率成倍提高的部件模态综合法进行总振动预报。最终,提出了横撑及其船体加强的优化方案。该方案能改良主机和船体结构的振动性能,并满足各自的标准要求。

Variation of Dynamic Wheel-Rail Forces in High Speed Trains

In this paper, variation of wheel-rail forces in dynamic train-track interaction at high speed track is investigated. To analyze track and train dynamically, a model of standard fleet and train is provided. To model the loads of track and train realistically, ADAMS / RAIL software is used. In modeling of a car by ADAMS / RAIL, an ERRI standard model of the car on a high speed track with corrugated rail （1 mm amplitude, 1 meter wavelength and total length of 5 meters） is provided. To verify the equations of dynamic load factors, offered in some codes, the software outputs and equations are compared to judge. The results of the dynamic analysis of the train shows that the equations offered in ORE manual are more applicable than those offered in the other codes.