空间相机支杆组件的随机振动分析与试验研究

根据结构件随机振动的原理,利用MSC.NASTRAN有限元分析软件,对某空间相机碳化硅支杆组件进行了模态分析、随机激励下的加速度响应和峰值应力响应分析.研究了峰值等效原理在随机振动峰值应力预测上的应用,并进行了相关的地面振动试验.依据试验获得结构阻尼,修正有限元模型.将分析与试验数据进行了对比,结果表明该工程分析方法和技术途径是合理可行的.     

基于有效模态质量的有限元建模

介绍一种简单的基于有效模态质量与结构质量的比值Σmeff/m来判断有限元模型精确度的方法,给出了基于多自由度系统的理论证明.在通过试验验证了某空间相机及其支架各自有限元模型正确性的前提下,针对二者之间的特殊连接结构采用三种建模方式,分别计算整体结构的有效模态质量和模态频率,其中Σmeff/m比值最大的模型所对应的模态频率计算值与试验值最接近,误差在5％之内.有效模态质量是判断有限元模型好坏的重要参数,该方法对一般结构的有限元建模工作有一定的借鉴作用.     

制动盘几何特征对结构模态特性影响仿真分析

针对几何特征参数改变对汽车制动盘结构模态特性的影响进行仿真分析,探索通过几何形状变化控制制动盘制动尖叫的可行性.首先建立了制动盘的ANSYS有限元模型,利用试验模态分析结果验证模型正确性的基础上,然后定量分析了安装凸台直径与高度、盘体直径与厚度、散热辐条分布密度的变化对前七阶自由与约束周向模态频率的影响.分析发现:盘体直径与厚度、散热辐条分布密度和安装凸台直径与高度对模态特性影响依次减小;盘体直径与厚度改变可以作为考虑轻量化和热容量的面向制动盘结构模态修改的途径.     

飞行仿真转台框架结构动力学优化设计

针对某型号仿真转台台体框架，基于保证框架刚度和降低框架转动惯量的优化目标，利用有限元分析软件对其进行模态分析和模态修正，得到了框架各方向一阶固有振型频率基本一致的优化结果。在保证一定刚度的条件下进一步降低了框架的转动惯量，为框架结构优化设计提供了重要参考。     

飞机机翼载荷校准试验的有限元仿真方法

飞机机翼载荷校准试验是飞机载荷验证试飞的关键工作之一,校准结果的精度及有效性主要取决于试验方案设计的合理性。为了对其开展仿真研究,研究了对机翼载荷校准试验进行有限元仿真的方法,实现了建立有限元仿真模型、设计"虚拟"应变电桥和施加"虚拟"校准载荷等关键技术。以此对某机翼载荷校准试验进行了仿真,将仿真结果和试验结果进行了对比,评价和分析了仿真结果。应用结果表明,方法具有令人满意的精度和可行性。     

基于虚拟样机技术的刚柔耦合系统动力学仿真

基于集成CAD、CAE与可视化技术的虚拟样机技术,提出一种刚柔耦合系统动力学建模与仿真的方法.根据刚柔耦合动力学方程,建立计及刚体运动与弹性变形的系统虚拟样机.对于运动副间隙、摩擦力以及制造误差引起的建模与仿真误差,通过对比试验结果选择系统特征参数为修正因子进行调整,从而补偿以上因素对建模和仿真精度的影响.利用三维实体建模技术、有限元技术以及多体动力学分析,依照虚拟样机仿真和试验的建模仿真流程,完成了曲柄滑块机构的刚柔耦合动力学仿真实例.与试验对比结果表明建模方法和仿真流程的有效性和实用性.     

电液振动台系统建模及仿真模型应用

以伺服阀非线性建模为核心,利用MATLAB/SIMULINK建立的电液振动台非线性仿真模型,在与某型号地震模拟振动台实验对比中,仿真出了该系统在某些频段内存在的加速度波形失真趋势,且具有一定的准确性.仿真模型在离心场中电液振动台设计方面的应用表明:量化直观的仿真结果为系统参数设计和优化提供了重要参考;仿真系统为波形失真消除方案设计、控制算法研究和系统参数优化提供了良好的仿真平台.     

基于GT-Power的某柴油机缸内工作过程数值仿真研究

以某型车辆柴油机为对象,采用Hiroyasu准维油滴蒸发燃烧模型,基于GT-Power建立了缸内工作过程数值计算模型,采用燃油喷雾特性试验,研究喷雾模型参数修正方法,引入锥角修正系数和贯穿长度修正系数提高建模精度.与柴油机性能台架试验进行了对比验证,结果表明,实测值与计算值最大误差不超过8％.     

基于能量判据的柔性机械臂模型降阶

应用有限元法进行柔性机械臂的建模和分析非常有效，然而随着对柔性机械臂分段数的增加，系统动力学模型阶数急剧增大，需要进行模型简化。建立了基于能量范数的能量判据，将能量判据作为柔性机械臂系统模态截断的一个标准，以能量响应信息的收敛程度或者模态能量贡献作为系统模态截断的判断标准。通过与基于均衡实现的模态截断的比较，显示基于能量判据的模态截断法更适合于考虑刚柔耦合的柔性机械臂系统。对单连杆柔性机械臂有限元模型进行降阶，仿真结果表明提出方法的有效性。     

周边桁架可展开天线展开过程仿真方法

提出了一种基于虚拟样机技术的可展天线展开过程分析仿真方法.利用参数化建模技术建立各零部件的参数化模型;利用有限元分析软件通过模态分析来完成各个零部件的柔性体模型;利用系统动力学分析平台ADAMS将各零部件的模型组装成系统模型;然后将自制的摩擦学行为仿真程序或其他学科行为仿真程序嵌入系统模型中,实现可展天线的虚拟样机建模和展开过程的性能分析与仿真.给出的开发步骤和实例验证了该方法的可行性.     

挠性结构振动控制中压电致动器/敏感器的优化配置

针对挠性结构的主动振动控制问题,给出了粘贴有若干压电片的挠性梁的数学模型。基于结构模态的可控可观性,提出一种压电致动器/敏感器同位位置的优化方法。该方法利用模态在可控可观性子空间上的正交投影来反映可控可观性的测度,并根据各阶模态在系统输出中的相对重要程度加权模态可控可观测性测度,由此得到致动器/敏感器的优化配置指标。通过数学仿证明了该优化方法的有效性。     

基于多粒度模型的导弹MDO方法研究

根据MDO环境的建模/仿真需求,针对某导弹多学科设计优化问题,分析了多粒度模型建模/仿真的必要性,以气动学科为例探讨了导弹MDO环境中多粒度模型的建模/仿真方法,研究了有限元分析软件FLUENT及其前处理软件GAMBIT的集成方法,并利用响应面分析、工程估算、数值计算三种方法对某导弹的气动学科进行多粒度的建模与解算,将输出的主要气动参数与风洞试验数据进行了比较与分析。研究结果表明多粒度模型的建模/仿真对提高导弹MDO效率具有重要意义。

Abstract：

According to the requirement of modeling and simulation in MDO environment, with consideration of missile’s Multidisciplinary Design Optimization problem, the necessity of modeling and simulation on multi-granularity model was analyzed. Taking pneumatic domain as an example, method of modeling and simulation on multi-granularity in missile’s MDO environment was discussed. The integration methods of finite element software FLUENT and its pre-processing software GAMBIT were studied. Through abundant experiments, data results of computing multi-granularity model were given using three methods, namely Response Surface Analysis, engineering prediction method and numerical computation method. Finally, comparison of the data got from above and from wind tunnel test was analyzed. The study results show that modeling and simulation on multi-granularity model are significant to improve MDO efficiency.     

船舶轴带发电机系统的仿真设计与建模

介绍了WMS2000型轮机仿真器中轴带发电机的工作原理、仿真系统设计及数学建模方法，并给出了部分具体数学模型。仿真轴带发电机采用西门子轴带发电机系统作为仿真母型。经简化设计，仿真轴带发电机系统包括休控室的操作屏、机舱的整流／逆变屏和电站监控计算机中的模拟检测系统。建立了能量系统模型、电力回路系统模型和控制系统模型。能量系统模型遵循能量守衡定律，电力回路模型估算了电流、电压及频率等参数，控制系统模型依据特性曲线得到。所建立的数学模型可仿真轴带发电机系统的正常及非正常工况，达到了较高的稳成和动态仿真精度。     

基于Agent的电子战CGF建模研究

计算机生成兵力（CGF）是一个具有自主性、智能性的复杂系统。传统的建模方法难以精确的描述其模型。Agent技术作为面向对象技术的延伸，为解决这类复杂系统的建模与仿真问题提供了有效手段。应用基于Agent建模技术，建立了电子战CGF的层次模型，并解决了个体Agent模型设计中的感知、动作、决策及实现方法上的问题，最后讨论了用于设计聚合级实体的多Agent系统的组织结构、通信语言、通信机制及协作模式。     

全地形四轮车结构振动特性实验与仿真

全地形四轮车(ATV)车架挂发动机的结构动态特性好坏很大程度上决定其整车振动舒适性,但目前没有一种简单、有效且通用的ATV车架挂发动机有限元建模方法。通过对多款ATV结构动态特性的计算和实验分析,提出了分析ATV车架挂发动机结构动态特性的一种简单且具有通用性的有限元建模方法——把发动机简化为具有质量和转动惯量的0维质量单元,在车架上发动机的悬挂位置创建多点约束单元,然后通过MSC.Nastran中的beam单元将多点约束单元与集中质量单元连接起来,以模拟车架与发动机的连接方式。考虑到试验测量发动机惯性参数时受其内部运动部件及机油量等的影响,分析了发动机转动惯量在实测数据的基础上同时减少和增加5%时,对所提出的有限元建模方法分析车架挂发动机动态特性的影响。结果表明所提出的建模方法仍然可以保证对车架挂发动机结构动特性的分析在工程参考误差范围内。该建模方法对于ATV的设计和开发具有简易性和通用性,可在产品设计和改型阶段就能了解车架挂发动机的结构振动特性,提高了产品的开发能力,节约了大量的时间和成本。     

面向软件过程改进的工作流仿真研究

本文的研究从深度上涉及方法学、技术和工具层面，从广度上涉及过程、产品、资源、组织和度量。工作流仿真可以贯穿于软件过程改进的整个生命周期。针对技术层面，提出一个支持软件过程改进的工作流实施框架，其中包括四个反馈环节来实现改进。进一步提出指导建模的软件工作流元模型，它将度量和过程改进的几个要素结合到一起，便于仿真评价，并且利用对象约束语言形式化描述模型实体本身和实体间的完整性约束关系。针对工具层面，给出了基于ECA规则的工作流模型定义和仿真引擎的结构。在此基础上就一个软件开发过程的实例，依据过程度量指标分析了各种可能的改进方案。     

垂尾模型压电控制系统的综合仿真设计

提出了压电主动振动控制系统综合仿真设计方法的概念,研究了压电结构建模、压电元件位置优化、压电控制系统状态空间建模、控制系统离线仿真、控制系统半实物在线仿真等压电主动振动控制系统综合仿真设计主要环节。将该方法应用于采用压电作动器的飞机垂尾模型振动主动控制系统设计中,详细阐述了这种综合仿真设计方法的具体实现过程。通过实例表明了该综合仿真设计方法能够快速有效地实现压电主动振动控制系统设计和控制效果验证。     

事故环境下电梯轿厢及乘员动态响应数值模拟

提出了利用有限元方法再现电梯事故进行电梯安全设计的方法。首先,详细介绍了相关的有限元建模技术。然后,利用乘员动态响应,提出一套适应电梯事故的电梯乘员安全性评价方法。最后,在考虑电梯安全保护装置作用的情况下,将电梯、乘员、保护装置三者整合起来,用非线性显式有限元方法模拟电梯事故,并与真实事故结果比较,初步验证了该方法的可行性。     

随机激励结构-声场耦合振动声学数值仿真研究

结构随机振动产生的噪声场为随机声场,其数值仿真对随机振动结构的降噪设计有重要意义。建立了结构-声场耦合随机振动的有限元模型,推导了声学响应函数的计算方法,利用声学响应函数和激励谱密度函数推导了响应声压的自谱密度函数。以薄板和三维声场耦合随机振动为算例,计算了1Hz～200Hz的声学频率响应函数,并计算了系统受常谱密度和变谱密度随机载荷激励时系统的声学响应。理论推导和实例结果表明,随机振动的声学响应特性取决于声学频率响应函数和激励谱密度函数。