空间含铰可展桁架结构的非线性动力学建模与分析

综合考虑间隙、非线性刚度、摩擦及碰撞阻尼,建立了铰链等效模型,并基于该等效模型建立了含铰可展桁架结构动力学模型。根据铰链的变拓扑结构特点,提出了适用于解决时变非线性动力学问题的附加力方法,对多自由度平面和空间可展桁架进行了动力学仿真,得到了可展桁架的动力学响应。通过设置不同铰链参数和外部激振条件,分析了不同间隙、激振力、摩擦力对含铰可展桁架频率和幅值的影响,结果表明:间隙和激振力增大可导致桁架固有频率降低,响应幅值增大;摩擦力增大可提高桁架的固有频率。多单元桁架伸展臂的动力学试验结果验证了文中建立的含铰可展桁架动力学模型的正确性。     

柔性智能桁架结构振动的主动控制方法实验研究

在只获得加速度的情况下,针对空间柔性智能桁架结构,进行了主动控制方法时仿真实验。实验通过加速度传感器测量加速度,建立了有信号调理、模数转换和微机实时测控的实时计算机控制系统。通过扫频激励进行了实时控制实验,给出了控制前后节点30y方向的固有频率和阻尼比的变化情况及控制某一阶模态时被控模态响应曲线。验证了采用独立模态空间控制方法设计的空间柔性智能桁架结构振动主动控制规律的实用性。实验结果表明该控制使被控模态阻尼比增加,频响函数的幅值衰减减较大,有较明显的控制效果。     

模型修正技术在结构边界连接参数识别中的应用

对某钢桁架结构进行有限元建模,分析边界连接刚度对该钢桁架结构平面外模态参数的影响.结果表明只有连接刚度的部分分量对平面外参数有显著影响.基于该钢桁架平面外模态参数的实测值,采用模态修正技术对边界连接刚度的部分分量进行识别,得到比较满意的结果.结果表明固有频率实测值与识别值误差很小,在该建模条件下的识别值即为该钢架的边界连接刚度,验证了模型修正技术在解决实际参数识别问题的可行性和有效性.     

智能桁架结构机电耦合有机元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发,建立了智能桁架结构的机电百合有限元动力方程,同此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函烽,并给出结构模态参数识别方法。提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励激的结构模态测试新理论。最后,用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型,有限元计算与实验结果的一致性很好。     

基于微粒群算法的桁架频率拓扑优化

研究桁架结构频率拓扑优化的微粒群算法。采用混合罚函数法分开处理结构固有频率约束和其他约束条件,既保证所有约束能够严格满足,又提高了微粒群算法的收敛速度。由模态识别系数判断出虚节点自由度产生的局部振动模态,排除其对应的频率,得到结构真实的固有频率。算例计算结果表明,无论是频率极值优化问题,还是具有频率约束的结构优化问题,联合使用微粒群算法和模态识别系数都可以很方便地获得桁架最优截面和拓扑构型。     

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     

焊接残余应力及几何缺陷对桁架臂稳定性影响分析

针对履带起重机桁架臂生产制造过程中产生的初始几何缺陷和焊接残余应力,建立了桁架臂多尺度有限元力学模型,采用MP C技术实现梁单元和实体单元之间的连接.利用生死单元技术模拟焊缝金属的填充过程和温度场向应力场的转换.基于缺陷模态法模拟桁架臂的初始几何缺陷,并定义了适合桁架臂结构的缺陷幅值,分析了前六阶缺陷模态对桁架臂承载能...     

钢筋混凝土交错桁架结构的模态分析

利用有限元分析软件,对空间钢筋混凝土交错空腹桁架结构进行线性模态分析.在对该结构体系进行模态分析后,提取对结构有影响的前12阶模态,列出每一阶模态的自振周期及主振型,用于考察结构的质量分布和结构刚度.分析结果表明,该结构体系的振动周期较小,结构整体刚度较大,介于相同条件的框架和剪力墙之间.     

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.     

智能桁架结构机电耦合有限元分析与实验研究

从压电弹性体的本构关系和机电耦合变分原理出发,建立了智能桁架结构的机电耦合有限元动力方程。由此推导出智能桁架结构的动态响应与压电主动构件输入电压之间的机电耦合传递函数,并给出结构模态参数识别方法,提出了利用压电主动构件作为智能桁架结构内激励源的结构模态测试新理论。最后,用文中的分析方法建立了一个三维智能桁架结构的动力学模型,有限元计算与实验结果的一致性很好。     

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.     

齿坯上下料桁架机械手结构设计与分析

【目的】为了满足某一齿坯数控加工生产线的实际工作需求,设计了一款可对两台具有不同加工工序要求的数控机床进行齿坯上下料的桁架机械手。【方法】首先对桁架机械手进行了总体设计并对其关键结构进行设计;其次通过ANSYS Workbench软件对桁架机械手工作过程中的极限位置进行静态分析,得到变形和应力云图,验证结构的可靠程度;最后再对桁架机械手进行模态分析,提取出前8阶固有频率与振型,并以此进行电机振动对竖梁末端连接法兰中心点的谐响应分析,得到中心点位移频率图,分析出不适宜桁架机械手工作的电机工作频段。【结果】极限位置最大变形量为0.751 mm,最大应力为22.627 MPa,满足设计要求;5～7 Hz、13～17 Hz、30～33 Hz、43～46 Hz频段不适宜作为桁架机械手工作的电机工作频段。【结论】本研究结果可为后续桁架机械手的控制系统设计提供理论依据。     

智能抛物面桁架天线的建模和模型降阶

设计了一个智能抛物面桁架天线，采用有限元方法得到了它的动力学模型．由于此模型的阶次太高，给以后的振动控制工作带来了极大的困难．采用模态集结法对其高阶模型进行降阶．通过零极点比较、输出曲线比较和将针对低阶模型设计的线性二次型最优控制律加入原高阶模型等方法对降阶结果进行了验证．     

轴向运动三角形薄板的模态分析

轴向运动三角板的动力学模型具有重要的理论意义和潜在应用价值,本文首次应用有 限元法对轴向匀速运动三角形薄板进行模态分析。采用 3 节点三角形单元离散求解域,基于 Kirchhoff薄板理论和虚功原理建立轴向运动三角形薄板的自由振动有限元方程,在固支和简支2 种边界条件下得到了系统前四阶固有频率及其模态,分析了轴向运动速度对各阶固有频率和模态 的影响。结果发现：各阶固有频率随速度增大而减小,第一阶固有频率首先减小到零;各阶模态的 最大挠度值沿着速度反方向偏移,速度越大偏移越明显;固支板抵抗速度影响的能力大于简支板。     

翘曲状态下硅微悬臂梁固有频率的变化规律

为了研究微悬臂梁的翘曲状态对其固有频率的影响,使用有限元分析的方法对小长宽比和大长宽比两种结构尺寸的硅微悬臂梁在不同曲率半径下的前五阶模态固有频率进行了仿真分析.结果表明,翘曲对小长宽比硅微悬臂梁固有频率的影响很小;而对于大长宽比的硅微悬臂梁,当曲率半径为1 mm时,其第1阶,第2阶,第3阶,第5阶模态固有频率的变化率分别为1%,26%,40%和15.8%,当曲率半径为3 mm时,其第4阶模态固有频率变化率为13.7%,可见翘曲对大长宽比硅微悬臂梁固有频率的1阶模态固有频率的影响很小,而对第2、第3、第4和第5阶模态固有频率的影响则十分明显.     

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.     

混凝土泵车结构模态分析与试验

针对混凝土泵车臂架系统振动过大的问题,使用ADAMS软件建立了泵车臂架系统的动力学仿真分析模型。通过模态分析,得到了该泵车的固有频率和振型,其一阶固有频率为0.3765Hz,实测一阶固有频率为0.370～0.375Hz,证实了仿真计算的可靠性。实测系统激扰频率为0.296～0.375Hz,与一阶固有频率比较一致,从而找出了该泵车臂架部分振动较大的原因,为该泵车结构改进提供了依据。     

连接子结构法及其在沸腾冷却床动力分析中的应用

采用连接子结构法计算120T/H沸腾冷却床结构的动力学特性,将整结构分成3个子结构,中间连接件部分取作连接子结构,利用位移及力的双协调条件,综合得到了整体结构动力学方程,求得了其前5阶固有频率及振型,并与ANSYS程序的计算结果进行了比较,二者吻合良好.为了验证计算模型及计算方法的合理性及可靠性,设计了冷却床实验模型,并对实验模型进行了理论计算,通过对比实验结果及理论计算结果,证实理论计算模型及方法合理可靠.与ANSYS方法相比,所提出的连接子结构法大大降低了系统自由度,提高了计算效率.通过对沸腾冷却床的振型分析,找出了设计中存在的缺陷,从而可为产品改进设计提供理论依据.     

7.3m天线结构固有频率高精度建模与仿真模拟

大型天线结构的高精度建模与仿真一直以来都是一个比较复杂的问题。本文针对7.3m天线,考虑其结合部特性,应用ANSYS Workbench软件,运用实体建模的方法,对7.3m天线进行了模型简化处理并进行了模态分析,得出了它的六阶固有频率值。结果表明,得出的7.3m天线的一阶固有频率值与实验值十分接近,证明了仿真分析方法的可靠性,研究内容对于天线结构的动态特性的研究具有一定的指导意义。     

基于ANSYS的框架结构模态数值模拟分析

为了研究结构的模态分析问题,从而得到结构特定的固有频率、阻尼比和模态振型。采用数值模拟方法建立了四层框架结构的有限元模型,通过对结构的模态分析得出了的第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主,第三阶模态以竖向位移为主,为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。