关于复模态矩阵束可在复空间解耦的充分必要条件

本文讨论了粘性阻尼的离散线性振动系统复模态矩阵束的复特征性质与系统的阻尼阵、刚度阵与质量阵之间的关系。给出了欠阻尼系统的条件,特别是证明了复模态矩阵束可在复空间解耦的充分必要条件。并列举反例证实了当欠阻尼系统具有重特征值时,对应的复特征子空间是可能亏损的。在讨论过程中除给出严格的数学论证外,也作了一些物理解释。     

指数型阻尼模型复模态更新及阻尼矩阵识别

提出了在模态测试的基础上识别得到指数型非粘滞阻尼系统中阻尼系数矩阵的方法.通过求解一个带约束最优化问题,得到满足系统特征方程的最优修正阻尼系数矩阵.考虑了实际模态测试中得到的模态参数的非完备性,可以利用有限的低阶模态,较为准确地识别出系统的阻尼系数矩阵,但随着系统的非粘滞阻尼特性逐渐增强时,想要精确识别出阻尼系数矩阵所需要的模态数目会逐渐增加.同时,进一步考虑到模态测试中复模态的虚部受噪声影响较大,提出了阻尼矩阵识别过程中对复模态虚部进行更新的方法,使之满足指数型阻尼系统特征方程,且利用上述方法得到的复模态虚部,能较为精确地识别出阻尼系数矩阵.由于目前对松弛因子识别的研究较少,在模态更新方法的基础上提出了不依赖于复模态虚部的松弛因子识别公式,并通过数值算例,验证了指数型非粘滞阻尼模型的阻尼识别方法及复模态更新方法的适用性和有效性,及松弛因子识别的准确性.最后通过悬臂梁的振动测试进行模态参数识别,并讨论了指数阻尼模型的适用性和合理性.     

利用状态空间法建立机床的动力学模型

本文利用状态空间法推导了在任意粘性阻尼情况下机床结构系统的质量、刚度和阻尼矩阵与模态参数的解析关系。先由模态参数算出机床结构系统的刚度和阻尼矩阵,再以这二个矩阵中元素的量级和排列情况作为一个判别准则,用来估计被研究的机床的刚度和阻尼布局,建立起其动力学模型的基本形式。然后利用拉格朗日第二类方程求出模型的含有未知动力学参数的刚度和阻尼矩阵,用之与由模态参数算得的刚度和阻尼矩阵相比较,得一组关于未知动力学参数的线性方程组,解之得诸动力学参数。作为实例,本文建立了MM7132机床结构系统有5个自由度的包括集中参数和分布参数的动力学模型。     

立铣再生颤振闭环控制系统的设计

基于再生颤振机理,研究和建立动态铣削加工振动系统的闭环控制系统,以及其传递函数模型.应用模态分析理论,研究加工振动系统的复模态振型,实现其传递函数矩阵模态参数,包括模态质量、模态阻尼和模态刚度等的辨识,为动态铣削加工振动的预估和有效控制奠定理论基础.     

基于实测振型阻尼比的有限元模型仿真算法研究

阻尼是个复杂的问题,需要假设的阻尼更接近于真实结构,且合理又易于有限元建模.在工程实际中,质量和刚度矩阵可以通过模型修正技术来得到较好的仿真,但在结构模型中能否适当地模拟阻尼仍是个问题.在仅考虑经典阻尼系统的情况下,提出了一种在有限元模型修正后得到的高仿真质量和刚度矩阵的基础上,结合实测模态参数的数据获得阻尼矩阵的技术,从而建立环境激励下基于实测模态参数的有限元仿真模型方法.数值算例说明了所提出方法的有效性与实用性.     

粘性阻尼振动系统的复模态摄动分析及应用

利用复模态的矩阵摄动理论，分析一般粘性阻尼系统的模态频率和复振型对结构质量、刚度及阻尼修改的灵敏度特性，从而阐明选择结构摄动修改方案和最灵敏位置的一般原理，减小了复杂结构动态特性修改设计的计算量。通过对ＲＤＴ－１试验台动态特性的摄动分析计算，获得满足试验台工作特别要求的动态特性的结构设计方案。     

一种物理参数识别的时域频域混合法

本文论述了在状态空间中应用复模态理论对粘性阻尼系统的物理参数进行识别的一种方法,提出了从测得的时域、频域数据计算质量、阻尼和刚度矩阵的一个过程。文中采用了双最小二乘逼近来识别系统的模态参数。在识别物理参数时,采用了不同测点的数据进行计算,以求达到更好的精度。     

随机地震激励下基础隔震结构的复模态解析法

运用复模态方法,系统研究了基础隔震结构在随机地震激励下的响应.由于基础隔震结构运动方程为非经典阻尼和非对称质量、刚度情况,故采用复模态解耦振动方程,得到基础隔震结构的响应解析解.     

结构动力模型修正中的一类矩阵反问题

在实际工程中,由有限元模型得到的计算值与通过试验获得的测量值之间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量信息修正存在的动力模型是非常必要的.本文考虑用不完备复模态测量数据修正粘性阻尼矩阵的问题.在假定分析质量矩阵与分析刚度矩阵是精确的情况下,通过求解一个约束最优化问题,得到了满足特征方程的加权Frobenius范数意义下的最优对称非负定修正矩阵.     

非比例阻尼结构复模态问题求解的矩阵摄动法

建立了一种改进的矩阵摄动法来求解非比例阻尼结构体系的模态特征值问题，即利用原体系无阻尼实模态问题的解，把实模态变换后的模态阻尼矩阵分解成比例和纯非比例两部分，以此定义一年摄动参数，运用摄动分析方法简捷地得到体系的复模态特征对的摄动解。     

并联机构转动副滚动轴承静刚度参数辨识

以新型五自由度完全并联机构的一组滚动轴承支撑单元为研究对象,利用多体系统传递矩阵法、有限元法及实验法深入研究其静刚度预估问题,提出一种滚动轴承的静刚度参数辨识流程/方法.首先,将滚动轴承支撑单元等效为多柔体系统,借助传递矩阵法建立其静刚度参数与结构模态参数间的映射关系;其次,借助实验模态分析法确定滚动轴承支撑单元的固有特性,通过比对系统固有频率和振型,确定滚动轴承支撑单元的静刚度参数;最后,将辨识出的静刚度参数代入滚动轴承支撑单元有限元分析模型,将仿真结果与实验结果相比较,以验证静刚度辨识方法的有效性.研究表明,这种滚动轴承静刚度参数辨识方法精度较高,为含转动副并/混联构型装备的静刚度优化设计提供了理论依据.     

基于虚拟质量的飞机颤振快速分析方法

针对研制初期,飞机结构设计参数存在严重不确定性,颤振设计工作难以快速有效推进的问题,开展了方案设计阶段飞机颤振快速分析方法研究。采用虚拟质量法,通过在原结构一定位置施加虚拟质量,建立可覆盖局部结构参数变化的统一模态振型,然后将此虚拟质量从质量矩阵中移除,以防止影响原结构的动力学特性,并采用虚拟质量模态振型对不同参数下的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及气动力矩阵进行广义化,建立虚拟质量模态空间下的颤振方程,并采用g法求解,得到不同参数下的飞机颤振速度。建立了一种飞机颤振快速分析方法,在面对大量参数开展敏感性研究分析时,能有效减少模态分析次数,提高飞机方案设计阶段分析效率。通过算例对比分析可知,该方法计算精度与传统方法基本一致,满足工程需求。     

载货车驾驶室的静力模态刚度灵敏度

驾驶室与车架在整车安装的环境下具有复杂耦合关系,针对这一复杂的优化问题,引进了静力模态刚度概念,定义了静力模态刚度灵敏度,推导了计算静力模态刚度灵敏度的方法.该方法已应用在整车安装环境下驾驶室的设计分析.在分析中,采用了整车有限元模型,将驾驶室分为15个超单元.结果表明所得的静力模态刚度灵敏度可以用来改进驾驶室设计.     

设计参数对行星齿轮传动系统模态能量灵敏度的影响

基于矩阵摄动方法研究了设计参数对行星齿轮传动系统模态能量的灵敏度.此处所计及的设计参数包括太阳轮与行星轮、内齿圈与行星轮的啮合刚度、行星轮的支承刚度以及各构件的转动惯量.系统模态能量与系统的振动强度密切相关,高的模态能量预示着当系统受到来自齿轮啮合动载荷激励时将发生较大的振动.采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统的动力学模型,并采用矩阵摄动方法对模态能量特征灵敏度问题进行了推导和求解.结合具体实例,分析了各设计参数对系统模态能量的灵敏度,并通过实验验证了一些设计参数选择对系统振动强度的影响.实验结论与理论分析相吻合,在一定程度上验证了设计过程中采用模态能量灵敏度分析法预估参数选择对系统振动强度的影响是可行了.     

锭子弹性支承刚度对其临界转速的影响

采用传递矩阵法分析计算了一种新型双弹性支承纺纱锭子的临界转速,作出了锭子临界转速与支承动刚度参数关系曲面,并采用模态测试方法验证了锭子计算模型及结果。其方法和结果对于锭子以及纺织工程中的其他高速转子的弹性支承优化设计具有实际的参考价值。     

利用测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型

本文提出一种由测试得到的不完全复模态参数修改结构动力模型的方法。该方法不需迭代计算,易于程序化,适用于含有一般粘性阻尼的复杂结构,可以实现对结构分析模型的质量、阻尼和刚度矩阵的最小变化修正,使其特征解与测试结果一致。文中通过一个数值计算例子说明了该方法的有效性。     

基于柔度差曲率的简支梁损伤识别方法

针对土木工程结构健康监测,介绍了基于模态参数的损伤识别方法,分析依据模态参数获取结构刚度和柔度的条件,说明从一些低阶模态参数就可以获得柔度矩阵的精确估计值.提出一种利用柔度差曲率进行损伤定位与定量的新方法,通过对简支梁在不同损伤情况下的数值模拟验证了该方法的有效性,结果显示该法简单易行,具有一定的工程适用性.     

海洋平台局部振动模态分析

应用有限元分析软件,建立了W12 1上压缩机局部安装平台的有限元模型,并根据压缩机安装平台局部振动响应的周期与压缩机振动周期呈现较强一致性的现场测试结果,对模型进行了合理的简化。利用此有限元模型进行了振动模态分析。结果表明,平台结构的不合理所造成的平台局部刚度不足引起平台模态振动畸变,是引起平台振动过大的主要原因。增加平台横梁刚度和改变平台底部斜撑位置等措施能消除模态振动畸变,有效地抑制平台过大的振动。增加平台横梁刚度抑振措施适合已建平台的改造,而改变平台底部斜撑位置的抑振措施只适合在建平台。     

中间特征向量灵敏度的自适应迭代计算

提出一种自适应计算系统特征向量灵敏度的方法.首先,自适应确定需计算的中间模态;其次,构造一个迭代算法自适应逼近未知的低阶模态和高阶模态贡献;最后通过数值算例验证该方法的有效性.结果表明,该方法仅需对移位的刚度矩阵实施一次分解,不需分解其他矩阵.