航天器子结构模态综合法研究现状及进展

现代航天器结构十分复杂,无论采用计算方法还是试验方法进行分析都是十分艰难的。在这样的研制背景下,子结构模态综合法应运而生。系统地回顾和总结了三大类子结构模态综合法的发展历程和相应的改进,介绍了该方法在航天工程上的应用。采用该方法可极大地提高航天器型号的研制效率。提出了子结构模态综合法面临的问题。

运载火箭结构动力分析的一些新技术 第一部分:模态综合技术

总结了运载火箭结构动力学的研究 ,简要地介绍结构动力分析技术的一些新技术 ,提出子结构试验模型综合技术、子结构试验模态综合技术和几种精确模态综合法 。

运载火箭结构动力分析的一些新技术 第二部分:运载火箭结构动力学分析

总结了运载火箭结构动力学的研究 ,简要地介绍结构动力分析技术的一些新技术 ,提出子结构试验模型综合技术、子结构试验模态综合技术和几种精确模态综合法 。

航天器与运载火箭耦合分析相关技术研究进展

本文以载荷分析为主要内容,概述航天飞行器结构动力学研究的一些进展.首先介绍航箭(航天器/运载火箭简称为航箭)耦合系统载荷分析基本思想.然后介绍以下3个方面的载荷分析方法:(1)采用基础激励理论初始载荷分析的近似方法;(2)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统分支模态综合法.导出采用约束模态质量界面加速度的航天器载荷计算方法;当仅考虑静定约束特殊情况时,退化的方程与Chen采用有限元法导出的方程相同.给出新航天器载荷瞬态分析技术,即一个以前的航天器/运载耦合系统载荷结果可以用来获得相同运载火箭发射一个新航天器结构的必要的载荷信息.(3)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统模态综合法.包括:固定界面模态综合法,以及航天器/运载耦合的界面综合动态响应计算新方法.最后,介绍验证载荷分析技术.简要讨论验证技术的重要性,提出了采用试验与理论相结合的结构动态试验仿真技术,该方法包括了一套修正数学模型的新技术,称之为子结构试验建模综合技术.该方法已应用于复杂的结构建模.在进行CZ-2E运载火箭实尺模态试验之前,用建议的模态试验仿真技术给出CZ-2E模态参数的预示结果,并与随后获得的实际模态试验结果相比,两个结果彼此之间高度一致.这个结果证明了模态试验仿真技术已成功地预示了CZ-2E运载火箭的模态参数,验证了建议的模态试验仿真技术的可靠性.讨论了振动台振动试验仿真技术.介绍了振动台振动试验仿真的几个关键技术.包括:有限元模型修正技术,40t振动台系统台面控制仿真方法和D卫星振动台振动试验仿真.

环向圈连带冠叶片的动态分析

本文将动态子结构方法中链式加载技术与群论算法相结合,提出环向固连带冠叶片动力特性分析的一种新方法。文中列出了分析步骤与具体公式,并有实例的计算结果。该方方法适用于研究具有带冠叶片的单级转子中,“冠”的整体效应。

转动盘一片系的循环对称模综

本文考察在任意恒定转速下叶片/轮盘系的固有模态分析,计及叶片预扭所引起的大变形效应.把群论算法用于子结构技术,通过联立迭代求出叶片/轮盘系在离心场中的平衡位置和应力分布,进而确定初应力刚度矩阵、大变形刚度矩阵,以及相应的动频模态.由于本方法考虑了叶片大变形的影响,且可消去子结构间的全体内连自由度。从而在确保精度的前提下,显著地压缩了计算的规模.实践证明本文提出的子结构联立迭代法有很好的收敛性,它使计算量有巨大的节省.

连接子结构与子结构模态综合法

本文讨论了子结构模态综合法中连接子结构的定义方式和基本特征，提出了弹性、刚性和混合型三种类型的连接子结构．简要描述了应用连接子结构的模态综合技术及其在某些局部非线性动力问题中的应用前景．最后通过一重力坝固有特性的实例分析，说明应用连接子结构的子结构模态综合法具有应用方便、计算精度高的优点．

双层蜂窝夹芯结构自由振动特性分析研究

采用逐层/实体元方法(Layerwise/Solid-Elements,LW/SE)和动态子结构法中的固定界面模态综合法研究了双层蜂窝夹芯结构的自由振动特性问题。基于LW/SE和固定界面模态综合法,分别建立了双层蜂窝夹芯结构的控制方程和总体模态空间,利用控制方程和总体模态空间建立双层蜂窝夹芯结构总体模态空间下的控制方程。方法在保证固有频率计算精度的同时,降低了对计算内存的需求。通过数值算例将方法与三维实体有限元分析结果进行了对比,验证了方法的正确性。

部件试验模态综合的简便方法

本文将一种基于完备模态基的模态综合技术应用于子结构的试验模态综合,获得成功。这种半试验半理论的模态综合方法是一种较为简便的、要求试验工作量较小的试验模态综合法,因为它只要求测量子结构的振动模态和频率即可。数值仿真结果表明,这种简便的试验模态综合法是行之有效的。

一种新型的结构抗震试验方法

在分析原有几种抗震试验方法的基础上,提出了一种新的“混合试验方法”的设想。这种方法将振动台试验与拟动力试验结合起来,以期解决原有试验方法在大型、异型结构抗震研究中遇到的困难。对于这种方法存在的主要问题,本文进行了初步讨论,希望借鉴动态子结构法中的综合模态技术,进行深入的研究并达到实际应用。

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。

大型转子-基础-土壤系统的动力分析

本文对大型汽轮发电机组-基础-土壤系统采用模态综合技术进行了动力分析.用弹性半空间理论建立土壤的模型,基础底板则通过弹性薄板的李兹(Ritz)函数近似解的形式来描述.用三维梁单元来建立基础底板以上的框架结构和转子系统的运动方程.此外,还用模态应变能的相对大小,在这种复杂机械结构系统存在的众多固有频率中,区分出哪些是属于主要为转子系统的固有频率,称为“重要振动固有频率”,以确定系统的临界转速.最后,对引进的一台500MW汽轮发电机组的动力特性进行了分析.

求解系统动力响应的自由界面模态综合法

本文提出了一种求解复杂结构系统动力响应的数值计算方法。该方法是自由界面部件模态综合技术的推广，在系统动力响应计算时只需用到各个子结构的模态参数和载荷特性，且不必求解整体系统的特征值问题。文末给出的算例表明该方法具有良好的精度和较高的计算效率。

动力子结构理论在振动模态分析中的应用

本文介绍了结构动力分析方法中的Craig Bampton固定界面子结构法、Guyan子结构静力缩聚法和Kuhar子结构动力缩聚法的基本理论 ,并在MATLAB5 2平台上通过一个实例编程计算加以说明。

凸肩接触面光滑滑动时叶盘系统动力学特性分析

利用带罚函数固定界面模态综合技术，结合系统的准循环特点，对航空发动机中带凸肩叶片／轮盘系统在凸肩接触面光滑条件下的振动特性进行了分析和计算．该方法在确保计算精度的前提下显著地降低了求解的规模．

基于动态子结构法的复合材料加筋板的振动特性

采用动态子结构法中的固定模态综合法研究复合材料加筋板的振动特性。首先,基于逐层/实体元方法建立板和加强筋两个子结构的控制方程。然后,在固定界面下建立子结构的模态空间并将其控制方程转换成模态空间下的控制方程。最后,根据板和加强筋相互连接区域的内力平衡和位移协调条件,建立固定界面模态下的总体控制方程。通过数值算例将本文方法与MSC软件分析结果进行对比,从而论证该方法的正确性。此外,还对复合材料加筋板进行自由振动分析,研究结果对于分析加筋板结构具有一定的指导意义。

二重动态子结构方法及其在海洋工程结构分析中的应用

根据分枝模态法的概念,对Craig等提出的固定界面法进行了改进,提出一种二重动态子结构法。这样就解决了固定界面法中对接坐标不易减缩的弊病。因而本方法对于节省计算机内存和计算时间有显著效果。

Ritz矢量和逐点放松法在固定界面模态综合法中的应用

本文将Ritz矢量和逐点放松法应用于固定界面模态综合法,其一是用固定界面Ritz矢量替代子结构的固定界面模态,其二是在形成缩聚刚度阵和质量阵时以逐点放松消去法替代矩阵求逆的计算。实例计算证明,两个替代方案均能节省较多的计算机时。

考虑附加结构的结构动力修改

本文分析了实际工程中可能出现的一些情况,提出了一种运用Rayleigh-Rjtz技术,结合模态综合方法的结构动力修改方案。文中采用相容位移函数代替结构主模态,并给出了相应的结构模态变换式和系统方程式。

滞变阻尼自由界面法研究

实模态综合技术发展至今已日趋成熟,然面考虑阻尼的复模态综合技术尚不完善,滞变阻尼下的复模态综合技术更是处于探讨阶段。为了研究滞变阻尼下结构的频率特性及振型特性;为了研究传统的实模态综合技术在考虑滞变阻尼时的复特性,本文用复模拟的方式较为深入地探讨了实修改自由界面法的复频率与复振型,同时通过算例作了验证。