基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法

基于有限元法中位移插值的思想,建立了基于节点力插值的自由子结构界面自由度缩减方法.该方法的基本思想是在自由子结构法的基本变换基础上,实施对接界面坐标的第二次坐标变换,并利用第二次坐标变换矩阵,有效缩减了结构体系的广义自由度,从而提高了计算效率.通过对一个两端固定梁进行模态分析,并对比缩减界面自由度前后梁的前10阶主频计算值,验证了该方法的可行性.与界面广义自由度模态缩减法相比,二者的主要精度基本相同,该方法计算效率更高,工程应用更加方便.最后,讨论了插值基点的选择方式对计算精度的影响.计算结果表明:参与模态分析的插值基点数量越多,计算精度越高;当插值基点均匀分布于对接界面上时,计算精度最高.     

无对接界面的自由子结构模态综合法

本文提出结构模态分析的一个新方法──无对接界面的自由子结构法。它具有在 子结构模态综合时没有对接界面自由度的优点。通过算例表明,本文方法在求解结构 低阶主模态时具有较高的计算精度。文中还提出计及子结构高阶截余模态剩余影响的 修正方法。     

含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.     

机床整机建模的自由界面模态综合改进方法之一

对会诸多结合面的复杂机械结构(如机床)的动态分析,由于结合部位的位移不连续性,通常位移协调的动态子结构法已不再适用。本文通过引入联接子结构概念,消除了结合部的位移不连续性,并使各子结构的模态综合步骤与通常的自由界面模态综合法相似,统一了连续结构与具有形变不连续结合面的复杂结构的自由界面子结构法,扩大了自由界面法的适用范围。     

移频技术在子结构低阶主模态截断中的应用

提出固定界面模态综合法中子结构低阶主模态的截断方法.对子结构自由振动微分方程做移频处理,采用包含惯性力影响因素的子结构准静力模态进行坐标变换,降低了子结构低阶主模态对系统中频段模态的贡献,实现了子结构低阶主模态截断.采用该方法分析某白车身有限元模型160～190 Hz的动态响应特性.结果表明:引入移频技术后,相比传统固定界面模态综合法,子结构保留的主模态数量从之前的1 836阶下降至297阶,计算时间减少27.7％,说明该方法能有效提高复杂结构中频段动态响应计算效率.     

基于WYD方法的自由界面模态综合法及其应用

提出了用ＷＹＤ方法获取子结构的保留主模态，推导了３个子结构的自由界面模态综合法。计算了某车辆模型的固有频率，并与实验结果做了比较，结果表明，基于ＷＹＤ方法的自由界面模态综合法不仅具有较高的综合效率，且计算算精度也能满足工程要求。     

汽车非线性动力系统振动特性分析

将整车模型划分为多个子结构，包括动力总成子结构、副车架子结构、车身子结构、非簧载质量子结构及多个线性和非线性连接子结构等，采用含线性和非线性连接子结构的间接对接的自由界面模态综合法，建立整车迟滞非线性刚弹耦合系统动力学模型、为了验证模型的正确性，用所建模型在时域内对前后轴分别激励时汽车振动特性进行仿真模拟，并与相同工况下的台架试验结果进行对比，两者具有较好的一致性．研究表明模态综合技术可以推广应用到具有局部非线性的复杂结构系统建模和动力学特性研究过程中．     

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。     

一种改进的模型修正方法

提出了一种改进的自由界面子结构模态综合法,有效地解决了含有刚体模态时系统剩余柔度矩阵不可逆的求解问题。在改进的自由界面模态综合法中引入摄动法,求解出用摄动量表示的子结构综合系统方程和灵敏度方程,结合优化算法对机翼模型进行模型修正,极大地减缩了待修正问题的计算规模,提高了修正效率。     

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     

盘-叶系统模态分析的群论辅助子结构技术

本文将群表示论方法与动态子结构技术相结合,得到了一种盘一叶耦合系统固有模态分析的群论辅助子结构技术;利用加载子结构方法消去子结构之间的所有对接自由度,进一步提高了分析的效率;从完整结构的单一基本扇形中得到了主模态。这些研究结果对于求解旋转周期系统的振动问题是行之有效的。     

约束子结构法的一种改进

在动态分析中利用有限单元法,常常会导致大规模的矩阵,通常利用子结构的模态综合来减缩矩阵的阶数.本文提出一种新的方法,以减缩约束子结构模态综合中的连接坐标.基于相继缩聚,在Craig方程中的对接结点位移即可逐次消去.因而这种方法克服了经典减缩中所存在的缺点,可连续使用约束子结构法,直至最后一级系统的连接坐标维数被减缩到容许的规模为止.数值计算结果表明,本文改进的减缩方法是有效的.     

基于改进剩余柔度矩阵的自由界面模态综合法

传统的自由界面模态综合法在求解过程中,模态截断后没有或没有很好地考虑剩余模态的影响,精度较差.这里提出了一种对传统自由界面法进行柔度矩阵改进的方法,这种方法恰当地考虑了模态截断后高价模态的影响,把模态截断后由低价模态柔度矩阵表示的高价模态改进后的柔度矩阵计入了子结构的运动方程,因而结构动态计算精度得以提高,并详细陈述了该改进柔度矩阵的推导过程.通过算例表明,与传统自由界面法相比,该方法明显提高了结构动态响应的求解精度,能满足工程需要,因此可以应用于大结构的动态分析中.     

机床整机建模的自由界面模态综合改进方法之二

本文通过将每个子结构的位移自由度集合,分成非界面自由度,直接耦合界面自由度和间接耦合界面自由度三个子自由度集合,并采用双协调法和二次模态变换,凝聚掉直接耦合界面上的全部自由度。从而使含结合面的整体结构最后所保留的自由度仅为低阶保留模态集和非界面耦合界面自由度,大大减小了凝聚规模,提高了分析效率。本方法尤其适用于分析大型复杂结构。     

复杂工况下土-结构体系的混合约束模态法

基于动态子结构法的原理,提出了线性-非线性混合约束模态综合法,对复杂工况下的二维地基土-箱型基础-上部剪力墙结构相互作用的非线性动力问题进行分析研究。复杂工况包含了一致黏弹性边界问题和基础与周边土体的高度非线性接触问题。依据土-结构相互作用体系存在局部非线性的特性,将体系划分为若干个线性和非线性子结构。在动力时程分析中对所有非线性子结构利用自编二次开发程序逐步提取等效特性矩阵,再与经势能判据截断准则减缩过的其他线性子结构组合后进行模态综合处理,推导出含有接触关系的子结构方程与含有一致黏弹性边界的子结构方程,最后形成复杂工况下含有各个子结构的模态综合方程。分析结果表明,混合约束模态综合法与ANSYS直接计算法求得的位移、速度、加速度、水平剪力、弯矩、层间位移角动态响应时程曲线吻合良好,证明线性-非线性混合约束模态综合法是求解复杂工况下的土-结构动力相互作用问题的有效可行方法。     

连结子结构在非线性动力学分析中的应用

提出一种由线性连接元和非线性连接元组成的连接子结构,并将这种连接子结构用于自由界面的模态综合技术,利用非线性振动理论的平均方法,求得经模态综合法降维后系统方程的近似解析解,从而将具有连接了结构的自由界面的模态综合技术推广应用到具有局部非线性的复杂结构系统的动力分析,为利用非线性振动理论的平均方法及动力系统理论进一步研究高维非线性动力学系统的振动特性,分岔及混沌行为建立了新的途径,算例表明,该方法具有足够的精度。     

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。     

模态加速度法的实质及其与模态综合的关系

给出了模态加速度法新的表达方式,阐明模态加速度法比模态位移法收敛率高的实质.基于新的表达,本文证明了模态综合中自由子结构法和约束子结构法基本模态集的组成均源于模态加速度法.     

军用桥梁结构优化设计的途径和方法(下)数学规划法的应用

一、应力导数的计算对于某些结构,荷载不变化也不移动时,可用下述方法推导出求应力导数的表达式。一个平面结构用矩阵位移法作结构分析时,基本矩阵方程为{△)=[K]~(-1){P}式中{△}为节点位移向量[K]为结构刚度矩阵{P}为节点荷载向量     

汽车结构动态有限元分析及软件开发

研究了动态分析的模态分析技术。考虑到模态分析的理论背景、试验技术条件、数据可靠度和精度等4个方面的现实性,选用了自由界面模态综合法作为汽车结构动态分析和设计的理论方法。为检验这种方法的有效性和可行性,用这种方法计算了空间双层子结构的主要振动特性,并将所得结果与有限元精确解进行对比,表明了这种方法不仅适用于简单对接情况也适用于高度赘余连接的情况,并且具有良好的综合精度。为进一步用其进行汽车结构动态分析创造了条件。