用模态叠加法计算车辆结构的动力响应

将模态叠加法应用于车辆结构的动力响应分析,用有限元方法对车辆结构进行模型简化,采用模态分析法计算出结构的模态振型,然后用模态叠加法对其进行动力分析,计算结构的位移响应.     

基于有限条模型圆柱壳动态响应及灵敏度分析

选取圆柱壳结构作为研究对象,针对圆柱壳结构特征,提出采用有限条法建立圆柱壳结构的动力学模型,基于该模型,采用模态叠加法计算其动态响应,运用双模态叠加法计算响应灵敏度,并对计算结果进行了相应的分析.     

某轻型车载火炮架体在后坐阻力作用下的响应分析

为校核车栽火炮的结构稳定性,该文以某轻型车载火炮的后坐阻力计算结果为结构的动态载荷.用有限单元法分析了架体结构在极限射角状态的模态,再用模态叠加法分析了结构动态响应.结果显示架体动态响应最大应力为620 MPa,最大位移为6.2 mm,能够满足使用的刚强度要求,表明架体结构整体设计是合理的,这些为结构的设计提供了理论依据.     

某汽车排气系统的机械疲劳寿命仿真分析

为有效提高全寿命分析的准确性,采用有限元法预测排气系统的疲劳耐久性;将名义应力法与动态疲劳分析方法相结合,提出了一种基于动态响应的全寿命分析方法.该方法采用模态频率响应计算结构在不同频率激励下的应力响应,进而以应力响应为疲劳载荷并结合材料的疲劳特性和Miner线性累积疲劳理论,计算得到结构的疲劳寿命.以某型轿车排气系统为研究对象,分析其在发动机扭矩激励和振动激励下的机械疲劳寿命,仿真结果表明,该排气系统的耐久性满足要求.     

承弯结构的曲率模态分析

曲率模态常用于计算结构动强度设计中的应力状态。针对桥梁等承弯结构研究曲率模态与应变模态之间的关系 ,阐明了曲率模态分析的理论依据及其特性 ,如曲率模态的正交性和叠加性等 ;推导了有关公式并据以说明曲率模态试验方法和参数识别 ;探讨了曲率模态在动强度设计、结构损伤检测等方面的应用。由于曲率模态是结构的中性面的变形模态 ,它对结构的局部变化与应变有相同的敏感性 ,但其模态表达式将比应变模态简单 ,而应变与曲率之间有简单的关系 ,因此曲率模态在动态设计应用上将更为方便     

求解水中结构声辐射特性的虚拟声源方法研究

利用模态展开法和波叠加原理,发展求解水中结构声辐射特性的方法,进一步将波叠加原理与有限元法(FEM)相结合,提出求解结构声辐射特性的半虚拟声源半FEM算法.将结构动力学方程中的声压项表示为结构表面振速积分的形式,或者将结构动力学方程和结构与介质交界面相容性条件中的声压项表示为虚拟声源函数的组合形式,对所得方程进行模态展开和傅里叶逆变换,分别建立关于振动模态系数的求解方程和虚拟声源强度与振动模态系数的耦合方程,然后根据波叠加原理,确定虚拟声源强度,获得两种求解结构声辐射特性参数的方法.最后,利用FEM和波叠加原理建立结构的动力学方程,结合交界面相容性条件,获得耦合的求解方程,从而确定虚拟声源强度.以水下矩形板为例进行了辐射声功率求取,并讨论了对虚拟声源数目的敏感性.结果表明:本方法具有较高的计算精度,尤其适用于低频声辐射问题的计算;由耦合方程计算声辐射特性参数时,无须计算结构的辐射阻抗,提高了计算效率.     

质量时变系统的动载荷识别

研究质量时变系统的动态载荷识别技术,引入广义模态概念,在初瞬时的模态空间中利用模态叠加法得到部分解耦的动力学方程,结合考虑质量变化效应的虚拟变形法和Duhamel积分,构建反演动态力的2种分析途径.一种是基于加速度反演的连锁递推格式,另一种是基于位移和加速度反演的正则化求解格式.分析2个动载荷作用下的变质量多自由度系统,利用Euler中点辛差分方法求得系统的响应,将其叠加随机噪声以模拟测点响应,然后,应用2种模态力反求格式反演动载荷.研究结果表明,连锁递推格式计算效率高,但对加速度测量噪声敏感;正则化求解格式的稳健性较高.     

应力等效法在单梁静载试验中的应用研究

单梁静载试验荷载的确定通常以控制弯矩的加载效率为控制目标,常规做法为“弯矩等效法”,然而单梁实际受力特性与成桥受力状态的不符合使得试验荷载计算值失真.为解决上述问题,提出一种更符合实际的“应力等效法”.通过采用MIDAS/Civil有限元软件对不同跨径的预制箱梁受力状态进行计算,并对“应力等效法”与“弯矩等效法”的计算结果进行对比分析.结果表明:以“应力等效法”,即叠加应力或以叠加应力反算出来的弯矩作为静载试验中的控制指标更接近于结构的实际受力状态.与直接采用“弯矩等效法”计算的弯矩作为控制内力的计算方式比较,“应力等效法”比其少12%左右,可减少荷载试验的误判,对类似桥梁的单梁荷载试验具有一定的指导意义.     

复模态分析中的共轭子结构解法

本文论述了机床结构在一般阻尼情况下的复模态分析中,采用“共轭子结构解法”来求解机床动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”以共轭复模态矩阵作为模态变换矩阵,整机相应分解为两个共轭子结构。利用振型叠加原理,求得整机的动态特性的模态参数表达式。“共轭子结构解法”简化了复杂的计算过程,也适用于其它复模态分析计算。     

考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化方法

为综合解决考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化问题,提出一种新的拓扑优化设计方法.首先,针对优化过程中低密度区域的伪屈曲模态问题和自重引起的寄生效应问题,同时为了减少计算量,提出了改进的材料惩罚模型,并引入伪屈曲模态的识别和删除措施.其次,为克服常规应力单元的应力刚化问题,采用混合应力单元对结构应力进行了精确评估.基于密度过滤及Heaviside三场映射方案,建立了目标函数为考虑自重影响的结构柔顺度最小、满足屈曲和体积主动约束的拓扑优化模型.利用伴随变量法对屈曲约束的灵敏度进行了推导,并采用移动渐近线(method of moving asymptotes,MMA)算法对模型进行了优化求解.最后,通过算例说明了本研究方法的正确性和可行性.     

全特解场边界元方法及其在计算振动体声辐射中的应用

文章提出边界元全特解场法原理，并给出了关于线弹性静力学和声辐射问题的有关计算公式．该方法通过一系列给定的特解场来计算边界积分方程的系数矩阵，不仅可以避免计算奇异积分，也不需要插值和数值求积．计算量大幅度减少，而且对边界角点的处理也很方便．全特解场方法不仅可以求出边界未知量，而且可以方便地计算出包括边界点和近边界点在内的任意点的位移和应力．文中给出了关于弹性静力学和声辐射问题的两个算例，计例结果表明：本文提出的方法计算量小、精度高、是求解偏微分方程边值问题的有效方法．     

内置柱间支撑泡沫混凝土墙板抗侧性能研究

基于柱间支撑和泡沫混凝土的优点,提出了一种可用于结构受力的内置柱间支撑泡沫混凝土墙板。为研究该类墙板的抗侧性能,采用通用有限元分析软件建立了该类墙板的数值分析模型,通过对比分析,验证了有限元分析模型参数选取的有效性。在此基础上,分析了该类墙板的泡沫混凝土强度、钢材材质、支撑截面厚度等参数变化对结构抗侧性能的影响。采用叠加原理,推导了该类墙板的抗侧刚度和抗剪承载力计算公式,并与有限元分析结果进行了比较。研究结果表明：该墙板具有较大的水平抗侧刚度,能极大的改善钢框架结构的抗侧性能,其抗侧刚度和抗剪承载力近似计算方法具有较高的计算精度,可适用于该类墙板的工程应用。     

结构抗震计算时程分析法的计算要点

在结构抗震计算需要更准确的计算方法时可以采用时程分析法，在设计较为复杂或特别不规则的结构时也应采用时程分析法进行补充分析。文章结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，介绍了时程分析法的应用范围、计算要点及如何分析和使用时程分析法的计算结果。     

流体润滑轴承静动态特性的有限分析法

用有限分析法推导出流体润滑轴承的静动态雷诺方程的计算公式。公式表明，有限分析解比有限差分法和有限元法更为精确、合理。同时，在单元上可对其直接求偏导数，有利于提高动特性系数的计算精度。算例表明，在偏心率ε较大时，有限分析法仍具有稳定的计算精度     

基于振型分解反应谱法的重力坝抗震安全评价

振型分解反应谱法是重力坝抗震计算广泛采用的一种动力分析方法.目前的静动应力叠加原则基本上可概括为强度最不利应力叠加原则和稳定最不利应力叠加原则.金安桥水电站碾压混凝土重力坝左岸坡坝段群抗震安全评价结果表明,对于重力坝,为偏安全计,当进行抗震强度评价时,必须对静动应力叠加采用强度最不利应力叠加原则,而当进行抗震稳定性评价时,必须对静动应力叠加采用稳定最不利应力叠加原则.评价结果显示,金安桥水电站碾压混凝土重力坝的安全性能满足现行抗震规范的要求,这说明了金安桥水电站碾压混凝土重力坝结构设计合理,能够抵御设防地震.     

位移不连续边界元法解多裂纹体的裂缝扩展

研究了用位移不连续间接边界无法解多裂纹体的裂纹扩展。由迭加原理，可分离出任一单个裂纹面在无限大板中的虚拟应力，从而求出有限或无限域中各条裂纹的应力强度因子值。文中提出一种与裂纹扩展相对应的方程组解法，当裂纹逐步扩展时，该解法不需重新形成和分解整个控制方程组，方程组的全部计算量大致等于一次方程组的求解及ｎ次回代（ｎ为裂纹扩展步数），因而大大减少了计算时间。多裂纹体的裂缝扩展研究为重力式碾压混凝土坝仿真破坏过程研究提供了条件。     

某型包装机推手机构刚柔耦合系统动力学研究

高速状态下,柔性较小的零件作为纯刚体进行计算,其结果与实际情况有偏差.基于刚柔耦合系统动力学理论,采用有限元方法和模态综合叠加法,将刚度较小的零部件柔性化,建立某型包装机推手机构的刚柔耦合系统动力学模型.基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与ABAQUS中计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性.对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性长臂推手变形会引起一定的位置偏差,验证了在高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确.     

多跨梁在移动车载作用下的动响应分析

分析多跨梁在移动车载作用下的动响应，采用动力刚度法求出精确的多跨梁振动模态，用模态迭加法求解；推导了N个车辆作用时的车－梁单元矩阵，用有限元法求解，数值计算结果表明用两种方法分析得到的结果相符。