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.     

从自由模态试验提取约束结构模态参数的方法研究

研究了如何基于模态综合法实现自由试验边界与约束边界的转化。以矩形钢板为例进行理论研究,分别在自由与一端固定两种状态下进行模态试验,提取模态参数,并将自由试验获得的低阶模态频率构成主模态谱矩阵,而主模态振型和高阶剩余模态则由矩形板有限元模型提供,同时将约束条件等效为一种子结构,共同参与模态综合,完成自由试验结果到约束模态参数的转化。数值计算结果与试验结果一致,证明了基于模态综合理论并将试验模型和解析模型相结合的提取方法是可行的。     

机械结构的模态分析方法研究综述

模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。本文对模态分析的基本概念、研究目的、分类、分析方法、发展历程、发展现状和展望一一作了阐述。     

基于模态分析的高速卷绕头卡盘轴动态特性研究

针对高速卷绕头卷绕化纤丝饼直径为290～300mm时卡盘轴的振动问题,采用理论模态分析和实验模态分析方法分别获得卡盘轴的前四阶固有频率和模态振型,实验模态分析方法和理论模态分析的结果基本一致.证明理论模态分析的正确性,为优化卡盘轴的结构参数提供理论依据.     

关于改进结构模态分析数学模型的研究

本文详细论述了当前国内外实验模态分析中广泛采用的模态参数识别的理论数学模型的不准确性,提出了一种精度较高的模态表达式,併作了算例。     

基于实验模态的结构应变模态分析

从位移模态出发详细推导了应变模态的表达式 ;以悬臂梁模型为例 ,进行了位移模态与应变模态实验分析 ,并与有限元计算结果进行比较 ,验证了三者识别的模态参数基本一致 ,而且应变模态分析方法可以确定结构应变最大点和共振疲劳危险点 .     

关于复模态理论的数学方法、物理概念及其与实模态理论的统一性

本文系统地论述了振动结构参数识别的复模态理论的基本数学方法──状态向量法及拉氏变换法的特点、基本推演过程及基本公式，并论证了这两种方法的一致性；解释了复模态模型的物理意义．说明了ｓ城传递函数与频域传递函数的图象关系；用图解法形象地说明了复振型所反映的振动图象。最后，根据复模态理论推演了转化为实模态情况的条件，并从而导得了实模态模型的所有模态参数公式，论证了复模态理论与实模态理论的统一性。     

钢筋混凝土框架结构复模态试验分析

通过一个钢筋混凝土空间框架模型的振动模态试验,分析讨论钢筋混凝土框架结构的模态性质、由实模态替代引起的误差以及哪种实模态提取方法更合适.结果显示,钢筋混凝土框架模型表现出了复模态的特征;其中用复留数相位提取的实模态最接近复模态.     

外圆磨床砂轮架的振动分析

<正>本文对外圆磨床砂轮架结构进行了振动分析,比较了实模态和复模态的分析情况。结果发现,对于少自由度系统来说,两者相差不多。由于实模态分析比复模态简单得多,因此对于少自由度系统,用实模态分析已可。     

某型高速艇机有限元模态分析

为减少游艇上柴油机产生的振动,以某型艇用柴油机为研究对象,建立了柴油机的三维几何模型和有限元模型,并进行有限元模态分析和实验模态分析。通过对有限元模型进行模态计算获得柴油机振动系统的固有频率和主振型,并与实验模态分析结果进行对比。研究结果表明,前3阶的计算模态频率和实验模态频率的相对误差在3. 02%以内,表明计算模型及方法的选择是准确的。     

海洋平台相似模型振动控制分析

建立海洋平台和减振系统的振动模型,推导出结构的动力放大系数,以动力放大系数最小为系统参数优化的目标,应用MATLAB编程,得出减振系统的最优参数.并以海洋平台相似模型为算例,应用减振系统对结构的第一阶模态进行振动控制时的减振效果进行仿真分析,结果表明减振系统对平台具有良好的振动控制效果.     

细长轴车削加工振动特性分析

根据细长轴车削振动力学理论,建立车削加工过程力学模型,得出细长轴振动特性的固有频率理论计算公式,利用Matlab软件求出振型函数的振动方程曲线.利用ANSYS软件对细长轴车削过程进行模态分析,得出其前3阶固有频率.对比仿真结果和理论振动方程曲线,发现二者结果非常一致,验证了分析结论的正确性.     

全地域移动平台振动特性仿真分析

为分析全地域移动平台的振动特性,建立了10自由度半车刚体振动模型.整车振动模型的求解采用时域法,模型激励为路面随机输入位移信号.按照路面不平度功率谱,采用三角函数法来生成路面随机位移数据.利用建立的10自由度整车刚体振动模型,分析了车架弹性振动的影响,结果表明车架的1阶、2阶弯曲对整车振动的影响较大,更高阶的弯曲对整车振动的影响较小,因此在1/2整车振动模型建模中,考虑到车架的1阶、2阶弯曲已能满足精度要求,能很好地分析整车振动.最后结合ISO2631-1对人体振动的评价方法,分析了驾驶员处的振动舒适性.     

随机荷载下索梁结构拉索参数振动分析

采用拉索参数振动和索-梁-塔相互振动的有限元方法,以1993年Fujino进行的索梁结构试验模型为对象,进行随机荷载下拉索参数振动计算和分析.结果表明,当随机荷载强度达到一定水平时拉索发生参数振动,横向振动位移远高于主梁位移;三自由度的理论解析法只适用于主梁竖向一阶频率与拉索横向一阶频率之比为2∶1的索梁结构,对于主梁竖向二阶频率与拉索横向一阶频率之比为2∶1的索梁结构,该方法求得的主梁竖向位移偏小.     

转矩波动下电动轮纵向阶次振动特性及理论分析

针对轮毂电机转矩波动激励引起的电动轮系统振动问题,通过台架试验测得了电动轮运行工况下振动加速度信号,揭示了电动轮系统纵向振动的阶次特征和高频特性.基于电机电磁转矩解析模型从磁场相互作用的角度分析了永磁体磁场非正弦分布和电流谐波对转矩波动的贡献,进而解释了电动轮阶次振动的来源,即电动轮6.0阶振动由永磁体非正弦分布引起;1.0阶振动主要由电流谐波引起;6.5阶振动则由电流谐波和永磁体非正弦分布共同引起.为解释电动轮高频振动现象建立了基于刚性环理论的电动轮动力学模型并进行模态分析,结果表明,电动轮3个共振峰处高频振动分别对应轮胎和车轮同向旋转、反向旋转和纵向平移模态.     

装配式高架栈桥结构模态分析

为了得到装配式高架栈桥结构单元及栈桥的自振特性,对其结构进行了计算简化,利用ANSYS建立了采用不同约束时的数值模型的结构单元,同时使用子空间迭代法计算了数值模型的前十阶频率及振型。基于结构共振特性以及实际工程中架设方便的考虑,确定了桩腿与上部结构固结、与地面铰接这一合理的高架栈桥结构单元约束形式,最后对一个由4个高架栈桥结构单元拼接而成的总长为48m的高架栈桥进行了模态分析,求解了其前十阶频率和振型。通过对频率及振型的分析,得出桩腿是此高架栈桥的薄弱部位,为避免共振,车辆不宜以5km/h左右的速度通过栈桥。     

多模块构架式空间可展开天线背架的模态分析

为掌握多模块构架式空间可展开天线背架的固有振动特性,根据背架的结构特点,基于齐次坐标变换方法,建立了多模块背架的几何模型;运用有限元软件ANSYS建立了天线背架的有限元分析模型,利用子空间法对其进行了模态分析,得到了结构的前10阶固有频率和振型,分析了固有频率的变化规律及振型的特点;研究了结构参数对背架固有频率的影响规律,给出了提高一阶模态的方法.分析结果表明,适当增加上弦杆、下弦杆和斜腹杆的直径,减小拉索的直径可以提高背架的固有频率.该分析方法为天线背架的动力学研究及结构的优化设计提供了理论参考.     

Parametrically excited oscillation of stay cable and its control in cable-stayed bridges＂

This paper presents a nonlinear dynamic model for simulation and analysis of a kind of parametrically excited vibration of stay cable caused by support motion in cable-stayed bridges. The sag, inclination angle of the stay cable are considered in the model, based on which, the oscillation mechanism and dynamic response characteristics of this kind of vibration are analyzed through numerical calculation. It is noted that parametrically excited oscillation of a stay cable with certain sag, inclination angle and initial static tension force may occur in cable-stayed bridges due to deck vibration under the condition that the natural frequency of a cable approaches to about half of the first model frequency of the bridge deck system. A new vibration control system installed on the cable anchorage is proposed as a possible damping system to suppress the cable parametric oscillation. The numerical calculation results showed that with the use of this damping system, the cable oscillation due to the vibration of the deck and/or towers will be considerably reduced.     

竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。     

铁道车辆弹性车体垂向运行平稳性最优控制

采用基于轨道不平顺谱的最优控制及包括轮轴间时延的预瞄控制算法,设计了整车的主动悬挂控制规律,对铁道车辆弹性车体垂向动力学模型进行仿真分析.结果表明,基于轨道谱的预瞄控制算法在控制输出力及抑制车体的振动效果方面要略优于单纯基于轨道谱的最优控制算法;基于轨道谱的最优控制可以改善轨道至弹性车体中部的加速度传递率,在控制车体刚体振动的同时,也能抑制车体的整体弹性振动;最优控制算法对车体系统的低频振动及车体弹性一阶垂向弯曲振动控制作用明显,而对车体高频振动基本无抑制作用,据此可以帮助选择助动器的响应频率范围.