相关性在结构模态分析中的应用与研究

建立了充液管道模型，并进行了有限元模态分析，得到其固有频率以及相应的振型，并通过锤击试验得到试验模态频率及振型，对计算模态和试验模态进行振型相关性分析，验证了管道有限元模型，为充液管道动态设计提供依据。     

基于频率诱导变分模态分解的齿轮箱故障诊断

针对风电传动系统齿轮箱的故障诊断问题，在脉冲激励响应的基础上提出了一种频率诱导变分模态分解(FIVMD)方法，并将其应用于齿轮箱故障特征提取.首先，根据振动信号傅里叶谱的极大值分布估计齿轮箱系统的自振频率；然后，将固有频率的估计值作为各模态分量中心频率的初始化位置，并通过交替乘子法将原始信号自适应分解为本征模态函数；其次，通过希尔伯特变换对各本征模态函数求包络谱，并计算其故障特征频率比；最后，挑选出故障特征频率比最大的模态分量，并根据其包络谱特征实现齿轮箱故障的有效识别.以维斯塔斯某3 MW风电机组圆柱齿轮断齿故障为例，验证了FIVMD在工程应用中的有效性和优越性.     

不同温度下带阻尼薄板件振动模态实验与仿真

为分析带阻尼薄板件在不同温度下的振动模态特性，使用改制的环境箱和激光测振技术对板件进行模态参数识别，实验分析温度对带阻尼薄板件的模态频率和模态阻尼的影响规律。结果表明，温度跟带阻尼薄板件的模态频率呈负相关，在极端高温和低温情况下，模态阻尼大幅降低。提出基于优化算法的阻尼材料参数倒推识别方法，识别出阻尼材料随温度和频率变化的复模量和损耗因子，用于有限元仿真验证。仿真结果表明，使用频变的阻尼材料参数预测带阻尼薄板件的振动响应，其共振频率和响应幅值更接近测试值。     

基于模态灵敏度分析的某轻型卡车驾驶室结构优化

建立了某轻型卡车的驾驶室白车身有限元模型,并对其进行了数值模态与试验模态的计算和分析。基于模态匹配原则对驾驶室进行动态特性分析,并对该卡车驾驶室进行基于模态一阶频率灵敏度分析的驾驶室结构优化,降低了驾驶室的一阶扭转频率,增大了其与发动机怠速激励频率的差值,一定程度上达到了减振降噪的目的。     

螺栓连接大变形梁非线性振动特性的实验研究

柔性机械臂、大型可展开天线等机械结构的动作精度受运动过程中大变形几何非线性和连接处接触非线性的影响十分显著。以含螺栓连接结构的大变形梁作为研究对象，针对动力学建模和振动特性开展了实验研究，通过数值计算验证了实验发现的非线性振动特性。搭建了含螺栓连接柔性大变形梁的实验台架，开展了敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明，螺栓连接的柔性梁较连续梁的（无螺栓连接）模态频率降低，阻尼增加，反映出随着激励能量增大，模态频率降低的非线性模态特征。改变螺栓连接位置会显著影响结构的模态频率，其变化规律可由求解线性矩阵特征值定性反映。     

直线振动筛随机结构模态频率分析

振动筛在制造、安装等环节中不可避免地存在随机因素.本文基于随机结构模型对直线振动筛结构进行随机模态分析,给出了模态频率变异性的统计描述方法,研究了随机结构参数(橡胶弹簧弹性模量及密度、钢材弹性模量及密度)对振动筛模态频率的影响规律.结果表明:一阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机时对结构前三阶模态频率均值影响大,钢材密度随机时对结构高阶模态频率均值影响大;二阶矩意义下,橡胶弹簧弹性模量随机引起的前三阶模态频率相对其均值的动态偏离大,钢材弹性模量及密度随机引起的高阶模态频率相对其均值的动态偏离大;橡胶弹簧密度随机时对模态频率影响很小.对模态频率变异的灵敏参数分析得出:橡胶弹簧弹性模量随机时对低阶频率(前三阶)的相对均差系数及变异系数影响最灵敏.钢材弹性模量随机对高阶频率变异系数影响最灵敏,钢材密度随机对高阶频率的相对均差系数影响最为灵敏.     

单层柱面网壳的风振响应

在脉动风作用下单层柱面网壳结构的风振响应与一般高层高耸建筑的响应有较大的区别，其主要贡献模态一般不是第一模态，而往往分布在前数十阶模态．寻找对网壳结构风振响应有主要贡献的模态具有重要的意义．文中采用考虑高阶振型共振响应的综合模态法，计算了单层柱面网壳的风振响应，分析了自振频率、阻尼比等因素对共振响应的贡献，讨论了计算综合模态时所需的振型数；针对结构自振频率的密集性，揭示了考虑振型互相关性的必要性、影响振型互相关性的因素和计算振型互相关性所需的振型数，并给出了具体结构的位移风振系数和内力风振系数．     

耕整机操作手把的模态分析及结构动力修改设计

本文对耕整机操作手把进行模态分析，结果表明第二阶模态频率与第三阶模态分别与发动机的一阶惯性力和二阶惯性力频率相耦合。为避开这种耦合，本文进行了刚度、质量的局部修改。结果表明手把振动幅度有较大的下降。     

数控机床切削振动的动态性能试验分析

以一数控弧齿锥齿轮铣齿机为例，研究机床结构振动模态薄弱环节的确认方法，为结构改进提供依据、通过动态试验，测量机床刀具和工件间相对激振的频率响应曲线G（ω），并分析出机床结构存在两个薄弱模态振型．切削颤振试验表明，机床在切齿期间，系统结构存在不同的颤振频率，恰好和机床G（ω）的薄弱模态频率相对应．机床结构有限元模态和试验模态分析均验证了该结构薄弱模态的存在．     

转子/定子碰摩系统的非线性模态及其在干摩擦反向涡动响应预测中的应用

为了分析转子/定子碰摩系统中的非线性模态,确定交叉耦合效应对非线性模态的影响以及非线性模态在预测系统干摩擦反向涡动响应中的作用,针对一个考虑了定子运动学特性以及转子和定子间交叉耦合效应的四自由度转子/定子碰摩系统,用解析方法求解了其线性和非线性模态,分析了系统干摩擦反向涡动响应的涡动频率,确定了激发干摩擦反向涡动的临界速度与系统模态之间的关系。分析结果表明:系统存在2个负的线性模态频率;随着碰摩面摩擦系数的增大,其负的非线性模态频率由1个增加到3个;系统的2个负线性模态频率不但是相应非线性模态的边界,也是干摩擦反向涡动频率的上边界;非线性模态存在的最小摩擦系数就是发生干摩擦反向涡动失稳的最小摩擦系数。此项研究可为转子/定子碰摩系统的响应预测提供新的思路。     

润扬大桥斜拉桥模态频率识别的环境变异性

为了研究大跨斜拉桥振动特性的环境时变特征,对润扬大桥斜拉桥的实测加速度响应进行了模态参数识别.采用峰值法识别了润扬大桥斜拉桥的主要模态频率,并详细地考察了日常运营条件下实测模态频率的环境变异性.分析结果表明,实际环境条件(交通荷载、环境温度和台风荷载)与斜拉桥实测模态频率存在较为明显的相关关系,主要表现为环境温度的变化对模态频率的影响是长期性的趋势,而交通荷载和风荷载对模态频率的影响则由于荷载的非平稳性呈现瞬时的颤动变化.环境激励下润扬大桥斜拉桥整体振动的模态频率在1天内可以发生约1%～4%的变化,其日平均值在1年中可以发生约1%～2.5%的变化.     

环境温度对圆拱形钢结构模态频率的影响研究

为研究圆拱形钢结构模态频率在环境温度下的时变特征,本文以潍坊市白浪河摩天轮钢结构为研究对象,首先采用数值模拟和实测数据统计分析的方法揭示其模态频率的温度影响规律,然后采用BP神经网络建立起该结构模态频率与环境温度之间的回归模型,并基于该模型消除环境温度对结构模态频率的影响.结果表明:环境温度主要通过使结构材料的力学性能和结构状态发生改变来影响圆拱钢结构的模态频率;白浪河摩天轮结构模态频率随温度升高而降低,在监测时间内频率最大变化幅度为3.04%;该结构面内振型频率所受温度影响高于面外振型,其中结构状态改变是面内振型频率变化的主要因素;BP神经网络模型可以正确反映模态频率和环境温度之间的变化关系,利用建立的频率-温度回归模型可有效消除环境温度对结构模态频率的影响.     

基于远场方法的结构声辐射模态研究

以平板为例，采用瑞利积分构造辐射算子，研究了通过远场方法获得的声辐射模态及其物理意义，给出声辐射模态的辐射效率，并进一步讨论了其与近场方法的声辐射模态之间的关系，明确了声辐射模态为辐射体的固有性质，可通过不同方法获得．在此基础上，运用远场方法的声辐射模态进行声功率的计算，对声功率表达式进行了截断并作进一步改进，这样仅用特征频率的前L阶声辐射模态就能计算不同频率的总声功率，使得计算和控制声功率得以简化．     

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。     

声软边界离心风机蜗壳高阶声学模态分析

根据离心风机蜗壳的结构特点，将其简化为一圆柱体，并在分析声刚性蜗壳的声学模态的基础上，研究了蜗壳声软边界壁面引起蜗壳声学特性的变化，并由此得到了封闭声软边界圆柱体蜗壳的声学模态和具有开孔的实际声软边界离心风机蜗壳高阶声学模态频率的数学模型。     

汽车油箱流-固耦合模态及对外辐射噪声的仿真分析

以某款SUV车用油箱为研究对象,采用流-固耦合有限元和边界元分析方法,在Virtual.Lab仿真平台上分别对油箱的干模态、湿模态以及装满燃油时的流-固耦合模态进行仿真计算,得到3种情况下的油箱模态频率变化规律,并给油箱施加一定频率范围的激励力,研究其对外辐射噪声水平。结果表明,油箱干模态和湿模态的频率相差不大,而装入燃油后油箱的耦合模态频率大幅降低,油箱对外辐射噪声的高频成分得到很大衰减,但低频噪声成分有所增加。     

基于测试模态的损伤定位技术与实验分析

基于振动模态的分析测试技术是常用的一种结构健康检测与损伤识别方法，本文推导了模态测试和基于测试频率平方变化比确定损伤位置及损伤程度的计算公式，进行了结构损伤状态下模态测试的实验验证，结果表明，结构频率平方变化比是损伤位置和损伤程度的函数，并可据此进行损伤定位和损伤程度的评估。     

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。     

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.     

裂纹悬臂方薄板的振动辐射声场

为研究含穿透裂纹悬臂方板的振动辐射声场，根据有限元模态分析理论，提取了含人工斜向和十字形穿透裂纹的悬臂方薄板各单元的相关物理参数，同时将瑞利积分离散化，进而计算出裂纹悬臂方薄板辐射声场的空间分布，并通过实验测定了含裂纹悬臂方薄板辐射声场的功率谱。结果表明，斜向裂纹越长，二、四、六阶模态的频率降低越多，而一、三、五阶模态频率随斜向裂纹长度的增大表现为先增大再减小的规律；十字裂纹越长，各阶模态的频率降低越多。穿透裂纹的出现不仅使悬臂板的模态频率有明显的变化，而且声场在空间的分布特征也有显著的变化。