对称结构复模态向量的二阶泰勒展开

从计算模态灵敏度的角度来说,所提算法属于一种精确的全模态算法,它努力维持所求得的实模态灵敏度与原始二阶系统输出的复模态的动态行为之间的一致性.首先提出了单侧与双侧两种不同的规范化方法,双侧规范化后的复模态之间的正交规范性可以用来解耦灵敏度支配方程,单侧规范化条件方程可以用来消除灵敏度支配方程的奇异性.其次提出了复模态的一阶及二阶灵敏度和其梯度及海森矩阵的算法公式,从而能够成功构建复模态的一阶及二阶泰勒近似式,为结构优化与控制、损伤识别和模型修正等工程领域的应用提供高精度的算法支撑.提供的数值算例说明了所提算法的正确性及有效性.     

结构实模态参数的高阶灵敏度算法

针对对称单频系统,讨论其无阻尼实模态参数的高阶灵敏度分析的算法。建立了计算模态灵敏度的算法流程,通过该流程获得了一、二阶模态灵敏度系数的控制方程,即可同时获得固有频率及实模态一、二阶灵敏度。由于算法的可操作性强,更高阶灵敏度的精确值可依次获得。     

实模态灵敏度分析的2种模态算法及其应用

文章利用一种简单而易于操作的实模态规范化方法,推导实模态的一阶、二阶灵敏度及其梯度向量和海森矩阵的全模态算法公式,并提出一种实用的模态截断准则,形成全新的实模态灵敏度的截模态算法,从而成功构建实模态的一阶、二阶泰勒近似式,为灵敏度分析在结构优化与控制、损伤识别和模型修正等工程领域中的应用提供高精度的算法支撑.最后利用数...     

非对称系统的振动方程的响应求解

解耦对称系统的振动方程时,只需用右模态向量即可满足正交性条件,对非对称系统,讨论其振动系统响应的求解算法,则需引入左模态向量。本文首先将二阶非对称阻尼系统的振动方程转化为一阶状态方程形式,构造状态矩阵的左、右状态向量,然后利用左、右状态向量的正交规范化条件解耦非对称系统状态方程,在简谐激励下化为一组可解的一阶线性微分方程,最后采用积分因子法建立了这些一阶线性微分方程的求解算法,从而获得原非对称二阶系统的稳态响应。算法紧凑灵活,易于在大型工程结构动力分析中编程使用。     

非对称系统的振动方程的响应求解

解耦对称系统的振动方程时,只需用右模态向量即可满足正交性条件,对非对称系统,讨论其振动系统响应的求解算法,则需引入左模态向量.本文首先将二阶非对称阻尼系统的振动方程转化为一阶状态方程形式,构造状态矩阵的左、右状态向量,然后利用左、右状态向量的正交规范化条件解耦非对称系统状态方程,在筒谐激励下化为一组可解的一阶线性微分方...     

实模态参数的特征曲线法在结构优化设计中的应用

提出了实模态参数的特征曲线法及其在结构优化设计中的应用。利用多节点数值技术,绘制实频率、实模态及实频率的一阶灵敏度的曲线,可以有效地避免重频区间、密频区间及模态跳跃区间等不利于结构优化与控制的设计区间,从而寻找设计参数的优化区间,是一种结构优化设计的新方法。一个具有5自由度系统用来展示此方法的有效性及可行性。     

复模态参数的特征曲线法及其应用研究

提出了复模态参数特征曲线法。利用多节点数值技术,绘制复频率、复模态及复模态的一阶灵敏度的曲线,对具有代表性的复模态参数特征曲线的几何性态进行分析,不仅有利于结构优化与控制,而且可以有效地检验灵敏度的精度。利用一个具有7自由度的卡车集成结构系统来展示该方法的有效性及可行性。     

基于灵敏度分析的车身结构优化设计

车身是轿车的关键总成,其结构决定了整车的力学特性,对白车身进行模态分析不仅能考察车身的刚度特性,而且可以对车身结构进行灵敏度及优化分析.文章建立了某轿车白车身有限元模型,考虑了白车身覆盖件板厚对一阶弯曲和扭转模态频率的影响及灵敏度分析,基于灵敏度分析结果抽取对模态频率影响较大的部件进行优化分析,以提高白车身一阶扭转频率为目标进行优化,以增强白车身强度.     

实频率灵敏度的唯一性研究

模态参数灵敏度分析的精确算法公式主要有代数法和模态法等,它们每一种方法所求得的灵敏度的正确性在算法的讨论过程中一般都能得到很好的验证,但是对同一系统,不同方法所计算的灵敏度的唯一性问题却从未得到重视。通过讨论可知,即使代数法公式和模态法公式使用不同规范化条件下的实模态来计算实频率灵敏度,它们所获得的数值也是相同的,因此,实频率的灵敏度具有唯一性。     

计算各种振系模态灵敏度的统一算法

利用模态展开法,使用不同振动系统所对应的不同规范正交化条件,推导出具有统一形式的模态灵敏度分析的精确算法.该组算法表达简洁,易于操作,可以有效地应用于结构的模型修正、损伤识别及优化设计中.     

重频系统的频率灵敏度分析算法研究

针对重频系统提出了计算其频率灵敏度的精确方法.首先提出了相容性条件方程的概念;其次对单频系统,利用其相容性条件方程,确定了所有单频的灵敏度算法,并指出了该算法与已有结论的等价性;然后对重频系统,为了克服其左、右状态向量正交性的退化现象,特别引入了右状态向量的伴随向量来实现解耦功能,同样利用其相容性条件方程,获得了所有重复频率的灵敏度的显式解法.该算法推导过程易于理解,适用于各种重分析过程,结论简洁紧凑易于编程实现.最后以2个具有重复频率的非比例阻尼振动系统作为算例,说明了该算法的正确性及有效性,并验证了所提出的灵敏度系数控制方程的相容性.     

非保守系统复模态的规范正交性及其应用

通过非保守系统的状态空间形式,研究其状态向量的规范正交性,提出了一种新的规范化技术,并转化为模态空间形式．在结构优化的灵敏度分析中应用这种正交规范化条件,推导出系统模态的灵敏度表达式,排除了奇异性对求解非保守系统模态灵敏度系数的影响,公式简洁紧凑,易于实施．数值算例说明了它的正确性、有效性．     

动力子结构技术下的灵敏度分析

从子结构方法（固定界面模态综合法）出发，导出了结构的自振频率和位移响应灵敏度的计算方法，该方法只需对降阶方程和各个子结构进行处理，即可实现灵敏度分析的降阶，从而为进一步开展大型复杂结构的动力优化设计开辟了途径．实例计算结果说明了该方法的正确性     

高速列车半主动悬挂系统的振动及主动控制

本文对两自由度高速列车半主动悬挂系统的垂向振动进行研究,考虑了二系悬挂中的刚度三次非线性。采用模态设解法、多尺度法得到了振动系统的二次近似解析解及振动系统的平均方程。振动系统的二阶模态振幅远远大于一阶模态的振幅,重点讨论了外激励频率趋近振动系统二阶模态频率时的振动控制情况。对线性系统的时滞反馈控制表明,存下一个最佳的反馈增益系数,无论时滞量如何取值,当反馈增益系数取得该值时,车体的振幅达到最小。对非线性时滞反馈控制,针对某一反馈增益系数,存在时滞的某些减振区间,当时滞量在该区间取值时能够抑制车体的振动。并且存在一些时滞的最佳值,车体的振幅达到最小。研究结果表明,能够利用时滞反馈控制改善悬挂系统的振动特性,达到抑制车体振动的目的。     

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.     

亏损矩阵的特征值灵敏度分析

根据若当标准形理论,首先引入亏损矩阵的广义特征向量及其伴随向量系概念,利用它们的双正交性解耦了灵敏度控制方程,其次通过分析解耦后的控制方程的恒等性条件,提出了亏损矩阵特征值的灵敏度分析算法,发展了若当标准形理论在亏损系统的解耦及控制中的应用范围。数值算例证明本文算法的正确性及有效性。     

基于模态灵敏度分析的某轻型卡车驾驶室结构优化

建立了某轻型卡车的驾驶室白车身有限元模型,并对其进行了数值模态与试验模态的计算和分析。基于模态匹配原则对驾驶室进行动态特性分析,并对该卡车驾驶室进行基于模态一阶频率灵敏度分析的驾驶室结构优化,降低了驾驶室的一阶扭转频率,增大了其与发动机怠速激励频率的差值,一定程度上达到了减振降噪的目的。     

基于振动特性灵敏度分析的梁结构损伤识别

提出了一种用于梁结构损伤识别的灵敏度分析方法.该方法通过改变模型参数(固有频率和固有模态)来实现对结构损伤的识别.通过振动特性的灵敏度(包括一阶和二阶灵敏度)分析与计算,结合有限元法,就能确定梁结构损伤的位置和损伤的大小.最后给出算例验证了本文中提出的方法,并获得满意的结果.     

轧钢机主传动系统结构参数的特征灵敏度分析

针对目前轧机主传动系统的动态设计问题介绍了一种灵敏度分析方法。在实模态理论的基础上详细推导出轧机主传动系统固有频率对质量和刚性系数的灵敏度公式以及振型对质量和刚性系数的灵敏度公式。根据灵敏度公式,编制了计算轧机主传动系统特征灵敏度,并对１７００冷连轧机五机架主传动系统进行了计算与分析,发现其主传动系统中工作辊和支承辊的转动惯量对基频和基阶振型影响最大,其次是浮动弧形齿接轴。进一步分析表明,对已投入使用的１７００冷连轧机进行结构修改是难以实现的。因此,在设计阶段进行结构动态修改,是现代轧机设计的重要环节     

井塔的振动分析

塔式提升机引起的机器剧烈振动会导致机件的损坏。因此，以焦作工学院提升机实验室的井塔为对象作了模态分析。利用MSC.PATRAN／NASTRAN有限元分析软件，详细列出了单元划分、节点约束、材料特性，得出了井塔振动的前十阶自然频率及模态。根据实验结果及频率对模型物理参数频率的灵敏度来修正有限元模型，求出最后的有限元结果。