分组对称旋转周期结构固有频率分裂解析分析

针对工程领域广泛存在的一类分组旋转周期结构开展了解析动力学研究.提出了一种利用等效对称单元判别固有频率是否分裂的简便方法.采用直接摄动法研究了对称单元分布对模态特性的影响,揭示了等效对称子单元的分组方式与固有频率分裂之间的映射关系.该映射关系提供了一种抑制固有频率分裂的对称单元拓扑调整方法.该方法可用于超声电机和陀螺仪等对固有频率分裂敏感的重要领域.仿真结果验证了固有频率分裂规律的正确性.     

预应力对核安全壳结构模态特性及抗震性能的影响

目的研究预应力对核安全壳结构的模态频率、振型周期以及内力、位移分布情况的影响,确定最不利内力、位移分布模式,验证核安全壳结构的抗震稳定性.方法基于有限元分析软件ANSYS进行了核安全壳在自重、自重与预应力共同作用两种工况下的模态特性和抗震性能分析.结果预应力对核安全壳结构的第一、二阶模态频率和振型周期的影响较大,频率影响值为3.35 Hz时,振型周期减小0.1 s.基底输入南京地震波激励时,自重与预应力共同作用下结构最大主应力为343.529 k Pa,发生在筒壁与底板交接处,预应力承担结构最大主应力值的31.21%.基底最大剪力为21786 k N,预应力承担最大剪力的31.63%;结构顶点最大侧移减少1.43 mm.结论研究结果与核安全壳的预应力系统设计理念一致,能为核安全壳的极限承载力分析、概念设计和安全评估等提供参考.     

旋转环状周期结构参激振动分析

针对旋转环状周期结构的参激振动问题,在惯性坐标系下采用能量法建立了时变弹性动力学模型.为了获得系统的动力稳定性,采用坐标变换方法消除了该模型的时变性,然后根据经典振动理论得到了系统的特征值.根据该特征值分析了模态特性和不稳定性.结果表明:在旋转支撑作用下,系统的固有频率发生分裂;对于某些转速,系统表现出发散或颤振不稳定.此外,利用Floquét理论计算了系统的不稳定域和动态响应,并将其与解析预测进行对比.该研究有助于快速分析该类参激系统的动力稳定性,并获得指导工程实践的解析结果.     

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。     

强非局域介质中余弦高斯光束的动力学行为

基于强非局域非线性薛定谔方程的简化形式,采用分步傅里叶方法数值研究了余弦高斯光束在强非局域非线性介质中的演化行为,讨论了抛物势阱深度和余弦调制参数对光束传输动力学的影响。研究结果表明,光束传输周期只与抛物势阱深度有关,抛物势阱深度越大传输周期越小,光束振荡振幅越小。余弦调制参数对光束演化行为的影响也被考虑,结果显示：余弦调制参数会影响光束的分裂程度,调制参数越大光分裂行为就会越显著。这些研究结果有可能在余弦高斯光束的操控方面有着潜在的应用价值。     

沉没辊振动附加质量计算及试验研究

为准确分析热镀锌线沉没辊在液体中振动的附加质量,针对4根不同材质和壁厚的沉没辊(外形结构尺寸相同)分别进行空气与水介质中的自由模态试验;与空气中的试验结果相比,沉没辊模型浸没水中的各阶模态频率会降低,但不同振型的固有频率的降幅差异明显.采用有限元仿真方法,分别计算了沉没辊在空气与水介质中的模态和对应的附加质量,仿真结果与试验基本一致.结合试验与仿真结果分析了沉没辊的材质密度和壁厚对附加质量因数的影响,研究结果表明:其附加质量因数随着结构的壁厚和材料密度的增加而减小;在一定的壁厚范围内,材料为铝6063的沉没辊附加质量因数约为材料是Q235的2.79倍.     

双层旋转扁壳非线性振动分析的同伦摄动法

采用能量变分法和同伦摄动法研究了双层金属旋转扁壳在均匀静态变温下的非线性轴对称自由振动问题。首先通过对坐标参考面的重新定位,建立了本问题控制方程的单层旋转壳简化形式,然后基于空间模态的假设,利用变分法导出了时间模态满足的非线性微分方程,最后由同伦摄动法获得了扁壳以温度为参数的非线性振动频率与振幅间特征关系的二次近似解析解。数值结果表明,变温对双层扁壳非线性振动的频率有明显的影响,而扁壳矢高可以改变振动的弹簧特性。     

辊压适张对75Cr1材质圆锯片模态频率特性的影响

为了改善75Cr1圆锯片的振动特性,运用有限元法对不同辊压工艺参数下的圆锯片进行模态分析,得出圆锯片旋转过程中齿通频率范围内的模态振型以及固有频率。模态试验测试发现辊压后圆锯片各阶固有频率会升高,验证了有限元法的有效性。研究结果表明,在(5 954～7 578) Hz频率范围内,辊压处理后圆锯片模态振型减少;模态振型出现顺序发生改变,高阶振型向低阶移动,中间阶次振型向高阶移动;固有频率分布规律发生改变,辊压前在齿通频率范围内固有频率分布均匀,辊压后不再均匀,而呈现一种前段密、后段疏的分布特性。     

双层旋转扁壳非线性振动分析的同伦摄动法

采用能量变分法和同伦摄动法研究了双层金属旋转扁壳在均匀静态变温下的非线性轴对称自由振动问题。首先通过对坐标参考面的重新定位,建立了本问题控制方程的单层旋转壳简化形式,然后基于空间模态的假设,利用变分法导出了时间模态满足的非线性微分方程,最后由同伦摄动法获得了扁壳以温度为参数的非线性振动频率与振幅间特征关系的二次近似解析解。数值结果表明,变温对双层扁壳非线性振动的频率有明显的影响,而扁壳矢高可以改变振动的弹簧特性。     

三维叶盘失谐模态分析的摄动降阶方法

针对失谐叶盘结构振动局部化引起的叶盘高周疲劳会对叶片安全性产生不利影响,真实叶盘结构的细节较多、网格划分后的节点数目庞大、模态计算的效率较低等问题,提出了一种摄动降阶方法。将叶盘刚度阵和质量阵分为谐调部分与失谐部分,利用固定界面模态综合法中的坐标降阶转换关系,将已知的原始结构中的失谐部分转换为降阶结构中对应的改变量。通过摄动方法,循环利用谐调模态信息,将失谐叶盘模态的求解转化为失谐矩阵与谐调矩阵的乘积形式,快速计算对应失谐分布下的叶盘固有频率与振型。对Rotor#67压气机叶盘进行计算,结果表明:相对于完整求解方法,摄动降阶算法的频率计算误差低于0.3%,模态位移计算误差小于0.25%;摄动降阶法的模态计算时间最高为常规降阶法的30%,说明在满足工程计算精度的要求下,所提方法能大幅提高失谐叶盘模态的计算效率。