分析水中结构自由振动的三维附加质量矩阵法

船舶总体振动分析需考虑对船体外部水的影响。通过建立水域三维有限元模型进行计算或者先计算出附加质量后,加入到结构质量中进行计算。随着有限元技术的发展,船舶大都采用三维有限元建模。传统方法,例如刘易斯附加水质量法,虽然考虑到纵向变形,但确没有忽略船体横剖面的变形,因而不够准确。采用三维边界元方法,考虑水中结构振动的三维效应,计算三维附加质量矩阵,并对水中结构振动进行分析。结果表明,水中结构振动是三维变形,应该采用三维附加质量矩阵进行振动分析。

具有附加质量矩阵的广义特征值问题的近似解法

在实际工程中常常遇到具有附加质量矩阵的广义特征值问题，本文介绍 一个求解这一问题的简捷计算方法。应用这一算法，可以利用原广义特征值 问题的解，通过迭代求解一个规模很小的线性代数方程组获得新特征值问题 的近似解，从而能有效地减少计算时间。这一方法对于具有附加质量矩阵形 式的大型结构的特征值问题十分有效。算例结果表明：一般只需迭代１～２次 就可以获得精度很高的计算成果。

管束流致振动分析的有限元方法

对流体中管束的振动问题提出一种新的分析方法，它克服了Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法在解决具有复杂边界条件的管束的流致振动时遇到的困难及有限元方法在计算流体弹性力时对有限元网格划分要求过于严格的不足。本方法与通用的结构分析有限元程序结合，能解决工程中复杂的流致振动问题。

有限元/间接边界元法求解浸水板振动特性

针对浸水板结构振动,考虑流体可压缩特性,利用间接边界元法计算附加质量矩阵,包含计算中奇异边界单元的处理。结合结构有限元法求解无限域浸水板的振动特性,通过编制的相应计算机程序,对浸水悬臂矩形平板进行了流体间接边界元与结构有限元耦合数值模拟;并对水下自由板进行了模态识别实验,实验结果验证了数值计算结果的可靠性。典型算例表明了流体介质改变了结构的动力特性,在低频段流体的可压缩性对结构的动力特性影响甚微;推导的流固耦合数值方法对研究浸水结构动力和声辐射研究有很好的参考价值。

基于随机变量的大坝自振频率计算

针对地震对水工结构的作用输入及结构的地震响应机理的复杂性,基于随机动力学分析理论,采用结构动力学基本方程,构建了考虑动力水作用、地震时地面加速度及结构自身弹性模量等随机变量的结构自振频率数学模型,并应用于某双曲高拱坝中。数值计算结果表明,不同振型对应的结构自振频率均值有一定的变化规律,而变异系数变化不大,但两者具有一定的相关性,均受随机输入变量的影响,且表现出相同的随机性。为进一步研究强地震荷载下高库大坝结构的破坏机理提供了参考。

基于BEM/FEM计算浸水结构振动特性

应用直接边界元和有限元方法分析水下结构体的固有频率和振动特性,根据边界元理论编译出相应的程序来计算水下结构的附加质量矩阵,将附加质量矩阵与现有的有限元程序相结合,分析水下结构体的固有频率和振动特性,以浸没于流体介质中的圆柱壳为例,通过与近似理论值的对比验证了数值计算结果的可靠性,表明流体介质改变了结构的振动特性。

秩亏水准网平差公式的一维表达式

秩亏水准网按附加条件法平差的法方程系数阵和参数先验权阵具有对称特性，利用此特性和水准网附加矩阵的特殊形式，以及文献［２］中给出的线性方程组未知数及其函数、系数阵逆阵计算的一维公式，可导出秩亏水准网按附加条件法平差的一维平差计算公式，使秩亏水准网平差计算和程序设计简单易行。

齿轮传动系统建模与动态响应特性分析

针对齿轮箱的动力学响应特性进行了研究,探究了齿轮传动系统的动力学建模与动态响应计算分析的问题。以集中参数法建立齿轮传动系统的一维有限元模型,利用铁木辛柯梁原理和材料力学理论建立轴系的全自由度刚度矩阵和质量矩阵,由给定的模态阻尼系数确定系统的阻尼矩阵。考虑由于齿轮耦合和轴承刚度的影响,建立附加刚度矩阵。将由齿轮副啮合传递误差和动态啮合刚度计算获得的动态啮合力作为激振力代入动力学方程,采用动柔度法计算轴承处的动态响应。利用上述原理对某型号齿轮箱的动态响应特性展开分析,计算了其轴承处的加速度响应,并与台架试验测试结果进行对比,两者结果一致性较好,验证了本套建模理论的可靠性,为齿轮箱设计初期阶段的优化提供了理论依据。

附加质量对大展弦比无人机动力学的影响

大展弦比无人机在空中飞行时,其机翼将改变周围气流的动能进而产生附加质量。为了研究所产生的附加质量对大展弦比无人机动力学特性的影响,采用Barrows矩阵建立大展弦比无人机的附加质量矩阵,采用多体动力学方法将大展弦比无人机划分为左右机翼、机体、螺旋桨的多刚体系统,基于Gibbs-Appell方程推导并建立了大展弦比无人机的动力学模型。通过仿真结果发现:当无人机作沉浮运动时,多体动力学建模与单刚体建模结果一致,证明了多体动力学建模思路的正确性;引入大展弦比无人机的附加质量矩阵后,其对无人机的沉浮运动无较大影响,但在无人机作盘旋运动时,与未引入附加质量矩阵相比仍存在10%的差异。