频响函数计算的模态加速法

基于模态展开法、幂级数展开原理和移频技术,提出了一种计算频响函数的模态加速方法．当外激励的频率处于系统的低频区时,运用该方法可对系统的中、高阶模态实施截断和加速;当外激励的频率较高而处于系统的中频区时,该方法可对系统的低阶和高阶模态同时实施截断和加速,使模态展开时所需的模态数大为减少．通过对一个二维框架结构计算表明,模态加速的效果明显,通常只需计入幂级数的前几项即可使频响函数达到很高的精度．     

基于模态应变能诊断结构破损的修正方法

针对单元模态应变能法诊断结构破损时由于模态截断引起的计算误差等问题,改进了求妥系统特征向量导数的典型模态法,提出了仅用部分低阶模态来确定结构破损位置和大小的修正方法,从而减小了模态截断对诊断结果的影响。     

模态截断时振型的一阶导数

本文研究了模态截断情况下,只用保留模态和系统矩阵来计算振型一阶导数的方法。     

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.     

模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数

根据线性结构中白噪声响应之间的相关函数与脉冲响应函数具有相同的数学表达式的特点,用模态分解法把相关函数分解为不同频率的信号,然后把各个不同频率的信号看作单自由度系统脉冲响应进行模态参数辨识。该方法的最大优点是：（1）把多自由度系统的模态参数辨识问题转变为单自由度系统的模态参数辨识问题;（2）不存在模型阶数的选取问题;（3）对输出噪声具有鲁棒性;（4）从测试数据中直接识别实模态,避免了由复模态提取实模态问题;（5）仅根据一个测点的响应信号就可辨识结构的频率和阻尼。算例表明,用模态分解法辨识线性结构在环境激励下的模态参数是成功的。     

基于改进剩余柔度矩阵的自由界面模态综合法

传统的自由界面模态综合法在求解过程中,模态截断后没有或没有很好地考虑剩余模态的影响,精度较差.这里提出了一种对传统自由界面法进行柔度矩阵改进的方法,这种方法恰当地考虑了模态截断后高价模态的影响,把模态截断后由低价模态柔度矩阵表示的高价模态改进后的柔度矩阵计入了子结构的运动方程,因而结构动态计算精度得以提高,并详细陈述了该改进柔度矩阵的推导过程.通过算例表明,与传统自由界面法相比,该方法明显提高了结构动态响应的求解精度,能满足工程需要,因此可以应用于大结构的动态分析中.     

模态截断与简谐载荷响应精度的改进

文献 [3]利用矩阵级数展开和特征值的谱迭加原理 ,将截断模态对响应的贡献用已知模态和系统矩阵来精确表达。本文在此基础上 ,利用特征值移位的方法 ,使计算载荷的频率提高 ,甚至接近于保留的模态频率 ,给出了实用的移位值。数值例子验证了本文方法的有效性     

多柔体系统动力学模型的特征值降阶方法

详细研究了多柔体系统动力学模型的特征值降阶问题，针对挠性空间飞行器系统的姿态动力学方程，推导出基于Riccati迭代算法的特征值模态截断准则和计算步骤。分析结果表明，它较一般特征值截断准则更能精确地反映原系统特性，并且能准确地保留原系统低阶模态频率和振型。其模态截断后动力响应曲线与原系统吻合较好。     

两自由度汽车悬架系统振动的理论与实验验证

将汽车悬架系统看成是一个两自由度的质量-弹簧-阻尼振动系统,采用复数向量法获得了车体和轮胎振动的解析解,以及振动系统的一阶和二阶振动模态的频率。在建立的实验模型上,采用锤击法和扫频实验获得了振动系统的一阶和二阶振动模态频率。实验结果与理论分析的结果相吻合,证明了结果的可靠性。研究还发现,悬架系统在振动系统的一阶振动模态频率处的隔振效果不明显,车体仍有较大振幅的振动;然而悬架系统在振动系统的二阶振动模态频率处的隔振效果非常显著,车体振动的幅值很小。研究结果能够为汽车悬架系统的设计以及驾驶员选择合适的路况提供有益的参考。     

利用模态截断技术分析多点连接主次结构耦合系统的地震反应

建立了多点连接主次结构耦合系统的数学模型，并利用模态截断技术求出各自的模态响应传递函数和位移响应，以主次结构系统的位移功率谱密度函数在整个频率域内的积分得到位移响应的均方根值并与精确解进行比较．算例表明。即使在只取主次结构前几阶模态的情况下，该方法仍具有很高的精度；将次结构视为MTMD（复合调频质量阻尼器）系统来控制主结构的位移均方响应，分析了主次结构的质量比、次结构的刚度质量比和模态阻尼比等因素对控制效果的影响，算例表明，次结构的刚度质量比是影响控制效果的关键因素．     

扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析

作为扭力梁的关键组成部分,横梁对扭力梁模态频率有着重要影响,为从本质上探究横梁结构大变形下对模态频率的作用机理,以在概念设计阶段为扭力梁结构提供设计参考,开展了扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析.将扭力梁模型抽象为具有定性特点的简化模型,采用Hypermesh建立了相应有限元模型;选取横梁水平位置、开口方向以及开口角度大小等横梁主要参数作为研究对象,采用Hypormorph网格变形以及模型重建的方法改变横梁结构参数,分析了这些参数对扭力梁扭转以及垂直弯曲模态频率的影响规律,得到了以上横梁参数与相关模态频率的特性关系曲线.结果表明：扭力梁模态频率随着横梁开口角度的增大呈线性递减,随着横梁开口方向的改变其各阶模态频率呈正弦变化,以及横梁在远离衬套后会使扭力梁各阶模态频率呈下降趋势.根据扭力梁作用机理分析上述结论,对扭力梁简化模型进行了优化,在不改变横梁质量的情况下,仅优化上述三项横梁结构参数即可较大幅度提高扭力梁模态频率,有效论证了作用机理分析的准确性.     

混凝土梁的无损检测

为探明不同附加荷载下混凝土梁的频率变化规律,建立起钢筋混凝土简支梁在附加荷载作用下振动特性与破损模态之间的关系.通过对钢筋混凝土梁进行不同荷载等级下静载和动载的交替实验,得到混凝土梁从完整到破坏的频率变化规律.实现了简支混凝土梁健康状况的无损检测.     

基于LINK 的结构系统建模方法研究

针对有限元和试验模态分析的局发性，探讨了一种有限元分析与动态试验相结合的模型修正方法，即基于LINK的结构系统建模方法。将计算与试验结果进行数据融合，以给定模态置信度准则为基础，进行模型的迭代修正分析，进而构造精确的结构系统动力模型，最后基于LINK方法，对梁结构进行了计算与试验相结合的建模分析，取得了良好的效果。     

基于UG的发动机支架模态分析

发动机支架的固有模态频率的大小,决定共振现象的发生与否。为避免产生不必要的噪声,应用模态分析技术对系统结构动态特性进行分析。论述了模态分析的理论与有限元模型建立过程,及运用UG软件的相关模块对发动机支架进行模态分析的方法,对发动机支架模态进行分析研究。结果表明:发动机支架有着较高固有模态频率,能够满足NVH方面的性能要求,可避免共振现象的产生。     

一种确定自回归滑动平均模型最小阶次的新方法

针对经典Akaike信息准则(AIC)在模型定阶时缺少阶次范围下界而引起的模态遗漏问题,根据稳态图和AIC准则,提出了一种自回归滑动平均模型在模态参数辨识中的定阶方法.该方法先利用稳态图能够鉴别真假模态的特点,进行各阶模态频率的估计和均值的求取,进而根据模态稳定性判定准则计算出阶次范围下界,最后利用AIC准则确定最优的模型阶次.仿真结果表明,与经典AIC准则相比,所提出的方法定阶后进行模态参数的辨识,不仅识别出了经典AIC准则遗漏的第3阶模态参数(误差为0.18%),而且使第1、2阶模态参数的精度分别提高了2.31%和6.31%.对悬臂梁的模态实验结果表明:该方法不仅辨识出了经典AIC准则遗漏的第1阶模态参数,使其误差仅为0.62%,而且也大大提高了其他各阶模态参数的精度.     

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。     

基于ANSYS的双闭室复合材料薄壁梁的振动模态分析

基于ANSYS软件对双闭室复合材料箱型薄壁梁进行模态分析。首先,建立双闭式箱型复合材料薄壁梁的模型,然后,针对两种铺层方式以及不同的纤维铺层角,分别对薄壁梁进行模态分析,揭示复合材料的铺层方式以及铺层角度对双闭室箱型薄、壁梁的固有频率、模态振塑的影响。     

螺栓联接的有限元建模方法研究

对螺栓联接的有限元建模方法进行研究和评估.以螺栓-法兰联接为例,基于有限元分析软件ANSYS,建立了3种螺栓联接的有限元模型,即实体螺栓联接模型、梁单元联接模型和刚性单元联接模型.模态试验和应力分析表明,实体螺栓联接模型和梁单元联接模型具有广泛的适用性,可准确分析螺栓联接结构的静态特性和动态特性.相比实体螺栓联接模型,梁单元联接模型在保留了关键细节的同时提高了建模和计算效率.刚性单元联接模型不能模拟螺栓预紧和接触,只适用于模态分析.试验和仿真均表明,螺栓预紧力的大小对结构模态影响很小.仿真表明,螺栓联接表现出复杂的非线性特性,如应力的非线性变化、法兰之间接触状态的变化、螺栓总拉力的非线性变化等.      

温度对桥梁模态参数的影响

从理论上推导了温度对简支梁频率的影响公式,并对一个独塔组合梁弯斜拉桥进行了温度效应和频率影响分析,提出了利用有限元计算来量化温度对复杂结构频率影响的方法.结果表明:环境温度主要通过使结构尺寸变化、使超静定结构产生内力以及使结构材料的力学性能发生改变这3种方式影响结构模态频率,其中结构尺寸变化的影响可以忽略不计;环境温度对结构模态频率的影响程度主要取决于结构形式、材料、截面大小以及结构内力状态.实例分析显示:不同温度模式对结构变形和内力的影响差别很大;体系温差对斜拉桥频率的影响主要是由弹性模量随温度的变化而引起的;主梁温度梯度对频率的影响体现在温度内力的改变上,而索梁温差和索塔温度梯度对频率基本无影响.     

基于Timoshenko梁模型的旋转弹箭横向振动模态分析

将旋转弹箭简化为Timoshenko旋转梁,基于有限单元法研究了其在自由飞行时的横向振动模态.采用Timoshenko梁模型,考虑陀螺效应和剪切效应,运用转子动力学和有限单元法的思想,建立旋转弹箭横向振动的有限元方程和频率方程.利用该频率方程,分别采用Rayleigh梁和Timoshenko梁模型对某旋转弹箭进行模态分析,对不同梁模型下的横向振动进动频率进行对比,并讨论弹箭转速和长径比对模态频率的影响.