基于模态价值分析的结构动力学模型降阶

针对小阻尼和无阻尼结构,提出了一种模态价值分析方法,用于在模态坐标下的动力学模型降阶问题。在得到系统动力学方程的基础上,首先进行模态分析,然后由模态参数和系统的输入输出矩阵计算各模态的价值,最后选择若干价值最大的模态向量形成变换矩阵对系统进行降阶。通过两个算例说明本文方法是对通常选择低频模态的降阶方法的改进,提高了低阶模型的精度。

基于聚类算法和自由度集结的柔性结构模型降阶研究

提出了采用k-means聚类算法对动力相似自由度进行自动集结的模型降阶方法。考虑动力荷载空间分布,给出了根据模态参与系数选取原模型重要模态的方法,并讨论了次要方向自由度舍弃的方法。根据重要模态中各自由度振型值的相似性,应用聚类算法对自由度进行自动分类,从柔度矩阵元素的定义入手推导了结构矩阵显式条件下柔度法降阶的统一表达式,并证明了降阶模型的正定性、对称性及正交关系。最后通过一榀40层混凝土框架结构模型由240自由度降阶为8自由度的算例,说明了柔度法降阶的有效性及降阶模型评判指标的合理性。

减速器齿轮轮辐设计及其噪声试验研究

齿轮轮辐结构和动平衡会对减速器产品的噪声产生影响,为此,以某款减速器总成为研究对象,进行了齿轮轮辐的结构分析、设计计算及其噪声的对比试验研究。首先,采用有限元方法对齿轮轮辐结构进行了模态分析,确定了两种一级从动齿轮的轮辐结构方案;然后,采用MASTA软件对该轮辐结构进行了噪声分析,得到了小的传递误差峰峰值和动态啮合力,确定了优化的设计方案;考虑异形齿轮轮辐不同动平衡量的差异,建立了转子轴齿轮的动力学模型,对其进行了惯性力和激励的分析,得到了不同轮辐动不平衡量的响应差异;最后,通过台架试验,进行了噪声测试验证。研究结果表明:在8000 r/min以上时,采用异形结构轮辐的噪声比传统结构低5 dB以上;动不平衡量在9.29 g以内时,统计噪声测试结果,即P值大于0.05,在该范围内,动不平衡量对减速器的噪声无明显影响。

基于本征正交分解的斗轮堆取料机俯仰结构降阶方法

针对斗轮堆取料机结构复杂、动力学特性分析成本高的问题,基于有限元法提出了一种采用本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)的模型降阶方法,对斗轮堆取料机的俯仰结构进行动力学特性计算分析。通过抽取一系列时刻的系统响应构成瞬态快照矩阵,并对其进行本征正交分解;根据模态能量占比原则,截取本征模态,获得投影子空间,并将全阶系统动力学方程投影到子空间上进行降阶。基于降阶模型分析了俯仰结构的模态特性和动力学响应特性,并与全阶模型的计算结果进行了对比。结果表明:降阶模型与全阶模型的位移响应吻合较好,计算效率提升了98.6%。提出的模型降阶方法为大型复杂结构的动力学特性分析提供了一种有效途径。