船舶钢-复合材料组合基座减振设计方法分析

以有/无阻振质量组合结构基座与钢结构基座设计为例，选择振级落差作为减振评价指标，以结构重量为目标函数，考虑振级落差和应力等约束条件进行动力学优化设计比较分析.建立了相应结构动力学优化数学模型，并采用Kriging代理模型和遗传算法进行求解.结果表明：组合基座比钢基座具有更好的隔振效果；复合材料的引入对减振作用最大；阻振质量在基座减振中也有一定效果；采用优化设计方法是组合基座设计的必要手段.     

瞬态激励下保守耦合系统的统计能量分析

根据保守耦合系统的统计能量分析原理,通过对耦合子系统之间功率平衡方程式的修正和推导,得到了瞬态激励条件下系统的能量平衡方程,并针对L-型耦合平板的具体结构形式,建立了两子系统的SEA模型,提出了有关参数的预估和测试方法,计算了耦合平板的能量分布和功率流,测量了瞬态激励条件下系统的能量等参数.理论分析和实验结果的一致性证明了本文的研究方法和所取得的结果是合理可靠的.     

用统计能量法分析飞行器声振响应影响因素

基于统计能量分析(SEA)原理,对高超声速飞行器X-43A建立了SEA模型,并合理划分子系统,采用理论及经验公式确定SEA模型的参数.针对结构子系统的内损耗因子以及声腔子系统的吸声系数,讨论了响应灵敏度分析.对平板子系统划分方式和材料厚度对声振响应的影响进行了对比分析.结果表明:飞行器壳体材料结构和阻尼因子以及厚度的改变对壳体声振响应特性影响较大,子结构划分方式对计算精度有较大影响,在声学结构设计中要综合考虑这些因素的影响.     

阻振质量阻抑结构声传递分析方法及波阻特性

针对阻振质量阻抑结构声传递问题,基于波分析法和有限元思想,提出波动力响应矩阵法进行求解.将结构离散为若干波单元,并推导出波单元的波动力响应矩阵和阻振质量的附加波动力响应矩阵,代入连接节点的位移连续、力与力矩平衡方程,建立广义波动力响应平衡方程,求解该方程得到板的响应幅值,从而求出传递效率与传递损失.研究为非周期性阻振质量的波阻特性提供了可靠的分析方法,拓宽了波分析法的应用范围.数值分析表明:多级阻振质量对结构声的传递具有良好的阻抑效果,但周期性地增加阻振质量的个数并不能增加穿透频段的波阻效果,而合理选择非周期性阻振质量可进一步提高其波阻效果.     

姿轨控发动机结构的中频振动响应分析

为了提高姿轨控发动机结构环境试验的设计水平，迫切需要研究相应的环境试验响应分析方法。基于姿轨控发动机中频振动特征明显这一特点，综合考虑各组件的模态数及结构特征，为姿轨控发动机建立了适用于中频响应分析的混合有限元-统计能量分析(FE-SEA)模型。在地面试验中，由于使用振动台，输入功率无法直接采用现有理论进行计算，提出了一种基于连接界面随机振动加速度功率谱密度的振动台激励输入功率计算方法，用以实现发动机结构在振动台激振下的响应预示。基于混合有限元-统计能量分析的姿轨控发动机结构响应预示结果与振动台试验的响应测量结果比较，结果表明，混合有限元-统计能量分析方法在中频分析频段内能够准确预示结构响应，当随机子系统的模态数大于3时，对应中心频率下的结构中频响应预示误差均小于±3 dB,具有良好的环境试验响应预示精度。混合FE-SEA方法的预示结果准确性与随机子系统在分析频带内的模态数密切相关，当模态数较小时，预示结果与试验结果在较低频带的误差变得显著。该研究内容为姿轨控发动机结构的中频振动响应分析提供了有效参考。     

GNES和LDVA在转子系统振动抑制中的性能比较

为了抑制各向异性转子系统的横向振动,设计了一种接地式非线性能量阱(grounded nonlinear energy sink, GNES)和一种线性吸振器(linear dynamic vibration absorber, LDVA).首先介绍了GNES的结构、工作原理及一些固有特性;然后分别建立GNES和LDVA与转子系统组成的耦合系统的动力学模型;最后,采用数值法分析了两种吸振装置的抑振效果.结果表明,在给定参数下,GNES的抑振性能优于LDVA.     

复杂结构统计能量分析的低频限研究

借助于AutoSEA软件和实验手段,对类似于飞机机身舱段的圆柱壳结构内部声压级进行数值计算和实验测量,并通过建立不同统计能量分析(SEA)模型和功率流分析,探讨复杂结构SEA分析中子系统模态数和下限分析频率的关系.研究表明,复杂结构的SEA低频分析受为目标子系统传递主要能量的子系统支配,在子系统划分时要保证这些子系统有足够的模态数,可以放宽对非主要传递能量子系统的限制.     

非光滑NES在转子-叶片系统振动抑制中的应用

用非光滑非线性能量阱(non-smooth nonlinear energy sink，NSNES)抑制转子-叶片系统的振动，NSNES结构采用分段线性刚度梁形式.首先介绍了NSNES的结构和工作原理，然后利用拉格朗日方程建立转子-叶片-NSNES系统的动力学模型，最后采用数值法分析了该耦合系统处于稳态共振时，NSNES对转子振动和叶片振动的抑制能力.在给定参数下，附加于叶片尖部的NSNES在抑制转子振动时，抑振率可达到68%；在抑制叶片振动时，抑振率可达到62%.文中还将该NSNES的抑振能力与具有相同质量线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber， LDVA)的抑振能力进行了对比.     

柔性基和柔性关节空间机器人双重自适应控制

为实现参数未知柔性基和柔性关节空间机器人的刚性运动控制及柔性振动抑制,提出一种基于非确定性等价原理的双重自适应控制方案.结合拉格朗日法、动量守恒原理及奇异摄动法,导出基座姿态受控模式下的系统动力学方程及其在双时间尺度下的快、慢变子系统.利用一类新型低通滤波信号对系统回归矩阵进行修正,针对慢变子系统设计一种可多参数调节的非确定性等价自适应控制策略,以实现参数未知工况下基座姿态及关节的轨迹跟踪.针对具有不确定性快变子系统,设计一种可使快变子系统渐近稳定、抑制基座和关节柔性振动的自适应控制策略.仿真结果验证了所提双重自适应控制方案在系统刚、柔性运动控制上的有效性.     

基于多层次权重系数的结构动力学模型修正

针对结构动力学模型修正问题,提出了一种改进的模型修正方法.在考虑模态频率因素和频率响应因素的模型修正方程基础上,建立了同时包含频率参数和结构响应参数的结构优化方程.根据复杂动力学问题中涉及的多参数因子和多层次问题,引入了多层次理论,提出了多层次权重系数问题,建立考虑多参数、多层次的结构动力学修正归一化模型.最后,以船艇基座结构为对象,开展了基座的模型修正数值计算.计算结果表明,所提出的方法可为复杂结构模型修正问题的研究提供新思路.     

基于混合方法的随机板-梁结构动力响应特性数值研究

依据有限元统计分析方法的基本理论,构建了具有随机性的板-梁结构FE模型.采用蒙特卡洛FE方法计算模型的总体平均响应.同时,采用混合方法构建结构的FE-SEA混合模型,计算组合结构中各子结构的动力响应.并将混合法计算的响应结果与蒙特卡洛有限元法计算的总体平均响应结果做对比.结果表明:FE-SEA混合方法改变了FE法对模型大量节点自由度的需要,减小了模型尺寸,降低计算量,提高了随机结构动力响应的计算精度.这为实际工程应用提供了一种准确、高效且更符合实际结构响应的分析方法.     

多种激励条件下复杂圆柱结构的中频声辐射预测及验证

利用混合有限元-统计能量分析法,研究不同激励条件下复杂圆柱结构的声辐射特性.构建了一种空中及水下航行器的典型结构——复杂圆柱结构.在半消声室中测量了圆柱结构腔内声压级水平.结果表明:在不同激励条件下,该方法预测的复杂圆柱结构在中频段的声压值与实验测量结果比较吻合,能够较准确反应各个频率段及拐点处的声辐射情况.预测误差随激励的类型及频率的改变存在一定差异,其中声-力混合激励下预测误差最小.随着频率的增加预测精度越来越高.     

船舶结构振动模态综合法

有限元法是复杂结构振动分析的常用计算方法，但对于大型船舶结构用有限元法进行较高频率振动分析时，要求结构被划分成非常多的单元数以便获得详细的位移和应力特性，目前常用的计算机仍然无法对其进行计算。针对这个问题，提出了一种适用于具有弹性联接部件的大型结构振动分析模态综合法，它能够在有限的计算机设备资源的基础上分析计算大型结构较高频率的振动特性。实例计算表明，此方法是分析大型复杂结构振动的有效方法。     

巨型框-筒悬挂阻尼控制结构体系随机振动分析

提出1种巨型框－筒悬挂阻尼控制模型，采用结构动力学有限元方法对结构体系进行地震随机振动分析和时程分析，分析结果表明，巨型框－筒悬挂阻尼控制结构体系能有效地减小结构的地震响应，最后讨论影响控制效果的参数。     

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.     

高压交直流并联系统的数字仿真

首次将友模法应用于高压交直流并联系统的数字仿真;建立的交直流并联系统的数字模型可以对交直流并联系统进行正常稳态工况、故障工况及故障对策的仿真计算。提出的仿真方法计算量小;计算精度高、占用内存少、速度快且使用方便。     

用AR模型分析铣削加工过程的稳定性

以时间序列与系统分析理论为基础，通过建立实测铣削信号的ＡＲ（ｎ）自回归系统模型，系统研究了铣削过程中振动能量与切削状态的关系以及各振动模态的阻尼变化与初削状态的定关系。试验分析表明：在不同的切削状态下，铣削振动系统总的振动能量基本上保持不变；而铣削振动系统的结构薄弱模态所占有的能量和振动阻尼则随系统切削状态变化而波动较大，且有突发现象。两者皆可以作为定量分析和识别铣削加工过程稳定性的重要特征量。     

KZ-28型可控震源高精度隔振系统研究

在分析KZ–28型可控震源隔振系统的结构和工作原理基础上,建立了被动隔振系统的物理模型,对可控震源被动隔振系统进行了仿真研究.构建了基于单片机的反馈控制混合隔振系统实验平台,实验表明,实验平台在2～6Hz低频干扰下的主动隔振效率大于80%.混合隔振系统的实验研究可为可控震源混合隔振系统的实际应用提供依据和参考.     

船体固有频率预报及实验验证

以J型巡逻艇作为研究对象，并利用比利时LMS公司的SCADAⅢ数据采集器及CADA-X信号分析系统对其进行激振实验和模态分析．利用美国ANSYS大型结构分析软件，以三维有限元模型为基础。利用三维有限元方法，做模态计算，对其进行总振动预报．将激振实验获得的数据和有限元法获得的计算结果进行比较，验证了三维有限元法的可靠性，并获得了一些关于全船振动的有意义的研究成果．     

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型时定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定.研究结果表明:所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合.