三维梁系结构刚体元-柔性连接元动力分析模型

将多体动力学与结构动力学结合，研究适用于空间梁结构的刚体元－柔性连接元模 型进行动力分析。推导出一般情形下柔性连接元的广义弹簧系数矩阵和刚体元的质量矩阵都 是非对角的。引入零长度刚性元模拟多个刚体元汇交于一点和相邻刚体元轴线不在一直线上 等情形。给出的特征值问题算例证明了这种模型的有效，可推广应用于非线性动力响应分析。     

圆柱形橡胶垫刚度经验公式的研究

在隔振橡胶垫的初始设计中,应用适当的经验公式计算其刚度以确定产品几何尺寸或物理参数,可以缩短开发周期、提高生产效率。由于配方、工艺等方面的影响,已有公式对具体材料或产品的适用性有待探讨。本文针对圆形截面橡胶悬置胶垫,给出了利用有限元方法和参数识别技术确定压缩刚度经验公式中形状系数的方法与步骤。结合某型发动机悬置,计算得到了不同硬度胶料产品在不同变形量情况下形状系数的经验公式。     

时变结构动力响应分析的粗粒度并行算法

在线性时变以及非线性周期时变系统的响应计算问题中,由于在每个时间步上都需要更新系统矩阵、形成等效矩阵并对其进行三角分解,相对定常系统响应逐步积分,时变系统的计算量成倍增加。本文针对工程中的线性时变系统以及非线性周期系统,在分布式网络并行计算机群环境下设计并实现了一个粗粒度并行Ｎｅｗｍａｒｋ法,并将其应用于大型岸边起重机／运行小车系统以及直升机旋翼／机身耦合气弹响应问题,获得了较高的并行效率。     

有相位差非平稳随机激励下系统的响应

线性系统在有相位差非平稳随机激励下的响应是工程研究中十分有意义的问题。本文在用有限元离散建立系统方程的基础上,在状态空间应用复模态理论推导了线性系统受非平稳随机激励的位移的均方响应,且给出了减缩模态准确地处理非经典阻尼的计算形式和多相位调制白噪声激励下的系统相关响应的解析表达式。该方法可以方便地处理桥梁结构或其它结构的集中阻尼问题。对比算例表明,在工程设计中考虑相位差的影响是十分必要的。     

线性、非线性响应计算的减缩误差分析

非线性动力学的研究方兴未艾，然而其理论应用于高维的实际工程问题还存在困难。自由度减缩技术对此应用可以取到桥梁作用。因此有必要研究减缩对计算结果的影响。本文研究Ｎｅｗｍａｒｋ－Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ（ＮＮＲ）方法与自由度减缩技术求解非线性振动系统动态响应的过程，通过比较建立了相关的误差表达式。由此分析减缩对误差的影响，提出减小误差的途径。作为基础，在讨论非线性系统之前，分析了运用Ｎｅｗｍａｒｋ直接积分方法求解线性振动系统的减缩误差。研究表明，减缩误差不仅取决于减缩基，而且与外激励或系统响应有关。     

线性多自由度系统弱参数激励振动的稳定性分析

针对一般多自由度线性系统弱周期参数激励稳定性问题，尝试建立有效而通用的分析方法。运用复模态理论简要推导了线性系统避免共振的定量关系式。以此作为多尺度方法消去久期项的条件，将线性系统单频弱参激振动的稳定性分析转化为求解若干低阶代数方程组，得到了稳定条件与不稳定区域。借助于线性叠加原理，简要阐述了多频弱参数激励问题稳定性分析的思想与步骤。所建立方法不但能够同时处理存在阻尼与陀螺效应的高维系统，而且可推广用于分析复参数矩阵问题与弱非线性系统。对非对称单圆盘转子系统的计算表明所述方法正确、有效。     

汽车结构动力分析的模态综合技术

本文采用模态综合技术对整车结构系统作振动分析。首先把整个汽车结构系统分割成若干部件，也称子结构，诸如车身、车架、轮轴、发动机，以及车身悬挂、发动机悬挂和轮胎等连接件。对于车身等弹性部件，可以按有限单元法进行计算或由试验获得自由－自由的固有频率和主振型。对于发动机和轮轴可简化为刚体。这些子结构由连接件相连结。所有连接件在分析中都用线性弹簧来代表。写出在模态坐标下自由－自由子结构和弹簧的动能和势能表达式后，由Ｌａｇｒａｎｇｅ方程式可得系统的运动方程式。方程式中只有弹簧力是耦合项。全部动力特性的信息均来自对各部件的独立分析。本方法着重于物理概念清楚、数学简洁、结果精确以及少的计算机容量。根据所编制的程序，给出的算例表明了此法的优点。     

带有侧隙的齿轮故障振动

对在非共振情况下齿轮侧隙和载荷的变化对齿轮振动频率的影响进行了研究。建立齿轮振动微分方程 ,用变步长 Runge - Kutta法求出了齿轮存在间隙时齿轮振动的时程响应的数值解 ,并用快速 Fourier变换 (FFT)方法求出时程响应的幅值谱 ,研究结果表明 :齿侧间隙的存在及变化对齿轮的振动故障频率成份有很大的影响 ,并且在齿侧间隙的值一定时 ,如果齿轮的工作转速和工作载荷发生改变 ,齿轮的振动故障频率成份也有改变。研究结果对齿轮的故障诊断和齿轮传动系统动态设计有重要的意义     

混合动力汽车传动系扭振力学参数的试验获取方法

混合动力汽车传动系统的扭振不仅涉及整车安全性,同样影响乘客的舒适性。针对扭振研究仿真建模的需要,该文提出了一种动力学参数识别和发动机激励转矩修正的方法。首先介绍了系统中主要部件常用动力学模型及适用性,依据发动机单缸模型分析激振力矩的构成与特性,并给出修正的理论公式;其次分析了系统主要参数可能的获取方式和可信度,并针对混合动力系统的特点,提出了一种利用试验与仿真手段识别上述参数的方法和步骤;最后以某混联式客车动力传动系统为例,运用典型工况下台架试验,验证了上述参数识别方法以及所搭建仿真模型的可行性。     

基于分数导数的橡胶材料两种粘弹性本构模型

分数导数模型能涵盖标准机械模型,并能够比较精确地描述粘弹性材料本构关系。该文对一种橡胶材料进行了不同温度和不同应变幅值下的频率扫描实验,得到了橡胶材料的储能模量、损耗模量和损耗因子随频率的变化情况。分别采用分数阶Kelvin-Voigt模型和高阶分数导数FVMP模型(fraction Voigt and Maxwell model in parallel)预测该材料的频率响应曲线,对橡胶材料动态力学性能进行评估。与实验结果的对比分析表明:分数阶Kelvin-Voigt模型存在一定的误差,而高阶分数导数FVMP模型能较好地描述该材料在不同温度和不同应变幅值下的动态力学行为。