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。     

基于子结构法的航空结构件动态特性快速分析

为实现航空整体结构件不同加工阶段的动态特性快速分析,将工件按等效原则简化为若干标准特征子结构,进行参数化建模,采用子结构模态综合法进行航空整体结构件的动态特性研究,讨论了其基本原理并介绍了工程实现方法.选取典型航空结构件,实现其动态特性的快速分析.结果表明,工件子结构划分原则准确有效,利用模态综合法可提高计算效率,并保证良好的精度.     

具有重频结构模态灵敏度的子结构综合法

将Ｈｅｏ和Ｅｈｍａｎ的子结构灵敏度综合方法推广到具重频结构的模态灵敏度计算;当子结构本身也存在重频时,提出了一种新的算法,以原（ｐ＝ｐ０）系统的Ｒｉｔｚ基Ｔ（ｐ０）代替其邻域的所有Ｒｉｔｚ基Ｔ（ｐ）,子结构模态也保持为原系统的模态,待求导的只有子结构的质、刚阵,避免了子结构模态灵敏度的计算,满足了工程精度,又使整体结构灵敏度计算的规模得以压缩,参数修正更具灵活性     

齿轮-箱体-基础耦合系统的振动分析

建立了齿轮传动系统集中质量模型,采用子结构法通过箱体有限元模型提取其集中质量参数,采用间接物理参数识别法通过基础加速度导纳提取其模态参数并转换为集中质量参数,并根据界面协调条件建立了齿轮-箱体-基础耦合系统的动力学模型.以单级斜齿轮传动装置为例,计算了耦合系统在齿轮时变啮合刚度激励下的齿轮动态传递误差、轴承支反力及箱体振动.耦合箱体与基础前后的系统动力学分析对比表明:箱体及基础柔性对齿轮动态传递误差的影响较小,而对轴承支反力波动及箱体振动的影响较大;耦合模型能更准确地反映系统的动态特性.     

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.     

结构动态分析的混合界面模态综合法

本文提出了结构动态分析的混合界面模态综合法.该法吸取了单纯的自由界面法或固定界面法优点,将子结构处于系统主振动时的位移以混合界面弹性保留主模态、混合界面剩余模态、混合界面约束模态及与其相应的模态坐标表示,用对接边界上对接力平衡和对接位移协调条件消除各子结构模态坐标中不独立坐标后再综合系统动态特性。该法动力学原理为,将系统分解成μ个子结构,子结构间界面坐标部分自由,部分固定。用~α{x_2}、~α{x_A}、~α{x_B}分别表示第α个子结构的界内坐标、自由界面坐标和固定界面坐标,则α的模态分析方程为:     

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。     

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.     

轻便型摩托结构模态参数的识别

以ＮＦ－１２５双轮摩托为研究对象,采用频域法中的传递函数模态分析法,根据实验模态分析的实,复模态参数识别理论,成功地获取了各子结构的模态参数,建立了整车的动力学方程。     

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。     

线性随机系统振动模态参数变异规律的研究

采用MonteCarlo随机有限元方法,对多自由度线性振动系统中由于结构参数的随机变异而引起的模态参数(模态频率、模态振型和模态阻尼比)变异的规律进行了研究.文中首次提出了相对均差系数的概念,应用相对均差系数和变异系数这两个无量纲量,从不同角度定量分析随机系统模态参数的变异性.数值试验结果表明,对于小阻尼比例模型,随着结构参数变异性的增大,系统模态频率均值单调变化,较低阶模态频率均值单调减小,高阶模态频率均值单调增加;模态阻尼比均值单调增加;第一阶模态振型相对均值系统的变化很小.一般地,结构参数的随机变异对模态振型均值的影响大于对模态频率、模态阻尼比均值的影响.     

HHT法识别结构模态频率和阻尼比的改进

在应用EMD方法分解信号时,可能造成固有模态函数中不同的振动模态混合,从而淹没能量较小的振动模态而导致无法识别其模态参数。为了提高结构模态参数识别的精度和比较精确地识别低频模态及能量较小模态的参数,文章对结构响应信号进行带通滤波后再应用EMD方法进行分解,最后得到结构的各阶模态频率和阻尼比;仿真结果表明,该方法可以有效提高结构模态频率和阻尼比的识别精度。     

柴油机气缸体组件的试验模态分析

将试验模态分析技术应用于4113柴油机的动态分析，通过对4113柴油机气缸体组件的试验模态分析，得到气缸体组件的模态频率和振型参数，并对前6阶模态振型的结果进行分析，根据试验结果，找出气缸体组件的薄弱部位并为其结构的优化提出初步的改进意见。     

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。     

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 .     

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.     

基于复Morlet小波变换的变压器绕组模态参数辨识

为了较为准确识别变压器绕组非线性系统的模态参数,对某10 kV变压器绕组进行了激振实验.基于实验数据,采用复Morlet小波变换法对变压器绕组固有频率及阻尼比进行辨识,并使用最小二乘法进一步对变压器绕组的对应振型进行了识别,得到了绕组的前4阶固有频率、阻尼比及振型.计算结果表明,实验用变压器绕组的各阶固有频率均远离电动力激励频率,各阶固有频率对应的振型呈现出较好的对称性,说明绕组结构设计较为合理.与PolyMax法进行比较,结果验证了基于复Morlet小波变换的识别方法对包括振型在内的变压器绕组模态参数识别的有效性和实用性.     

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.     

随机锤击法识别专用车架结构模态参数

结构动态试验中,用锤击法识别结构模态参数,近几年来已被广泛应用,通常锤击法激振能量有限,测得激励和响应数据信噪比甚低,影响模态参数识别的成败。本文提出用一种随机锤击法识别结构模态参数,它能将更多能量输入结构,提高了数据的信噪比,加快了试验速度。本文结合具体数据作出了论证。在4 t重复杂汽车吊专用车架上仅用280g重的小力锤,满意地获得了结构模态参数,并且与一般锤击法试验作了对比分析。     

利用时序分析方法识别模态参数的研究

本文对时间序列分析方法识别模态参数进行了研究。重点介绍了ARMA和ARMAV模型识别模态参数的原理,并用大量模拟实验检验了两种模型在分离模态、不同信噪比、大阻尼、密集模态等复杂情况下识别模态参数的能力,从结果可以看出ARMAV模型是一种有效的识别方法。