动力子结构技术下的灵敏度分析

从子结构方法出发，导出了结构的自振频率和位移响应灵敏度的计算方法，该方法只需对隆阶方程和各个子结构进行处理，即可实现灵敏度分析的降阶，从而为进一步开展大型复杂结构的动力优化设计开辟了途径。实例计算结果说明了该方法的正确性。     

一种复杂机械结构的频率可靠性及灵敏度分析方法

针对具有随机参数的复杂机械结构振动的固有频率响应问题,定义了频率可靠性,并在此基础上提出了一种快速有效的可靠性及可靠性灵敏度的计算方法.采用随机响应面模型来拟合结构输入参数和固有频率之间的函数关系,并使用降维积分技术计算随机响应面模型的展开系数,同时使用模型降阶方法来进行结构的重分析计算以节约计算时间.采用改进的一次二阶矩方法进行可靠性分析,可靠性灵敏度的计算采用蒙特卡洛模拟方法.数值算例表明所提方法具有很高的计算效率和合适的精度,适用于复杂结构的频率可靠性分析.     

小波变换在MEMS降阶建模中的研究

获得系统的宏模型是MEMS系统级建模与仿真的关键．提出将小波变换的方法应用于MEMS降阶建模．介绍了小波变换的理论基础，提出了运用小波变换的方法对MEMS进行多尺度降阶建模的基本思想和算法的基本原理．针对最常见的静力学问题．建立了有限元求解方程．采用小波变换的方法提取出系统的几个不同阶次的降阶模型．算例表明：利用该方法通过适当的降阶次数。提取降阶模型可以大幅度地减少计算时间、降低计算复杂度．特别适合MEMS这种大系统的降阶建模．     

流速对尾流激励的叶片气动力降阶模型的影响

介绍了基于Volterra级数的尾流激励叶片气动力降阶模型,用于上游尾流激励下叶片气动载荷的快速计算。用一个叶片的算例验证了该降阶模型,通过不同流速的算例对比发现:该降阶模型可以快速准确地描述尾流激励引起的叶片气动力,流速或流场结构不是影响该气动力降阶模型精度的关键,而上游尾流扰动是否满足小扰动假设是保证该气动力降阶模型精确的关键。     

三维叶盘失谐模态分析的摄动降阶方法

针对失谐叶盘结构振动局部化引起的叶盘高周疲劳会对叶片安全性产生不利影响,真实叶盘结构的细节较多、网格划分后的节点数目庞大、模态计算的效率较低等问题,提出了一种摄动降阶方法。将叶盘刚度阵和质量阵分为谐调部分与失谐部分,利用固定界面模态综合法中的坐标降阶转换关系,将已知的原始结构中的失谐部分转换为降阶结构中对应的改变量。通过摄动方法,循环利用谐调模态信息,将失谐叶盘模态的求解转化为失谐矩阵与谐调矩阵的乘积形式,快速计算对应失谐分布下的叶盘固有频率与振型。对Rotor#67压气机叶盘进行计算,结果表明:相对于完整求解方法,摄动降阶算法的频率计算误差低于0.3%,模态位移计算误差小于0.25%;摄动降阶法的模态计算时间最高为常规降阶法的30%,说明在满足工程计算精度的要求下,所提方法能大幅提高失谐叶盘模态的计算效率。     

基于遗传算法的H2系统降阶方法

提出了基于H2范数的系统降阶准则，并且利用遗传算法实现了基于该准则的系统降阶。这一方法的提出避免了传统方法的缺点，降阶系统达到了非常理想的性能。通过例子表明，该降阶方法优于目前普遍使用的其他降阶方法。     

消除溢出不稳定的鲁棒振动主动控制

将H∞控制理论应用于柔性结构的振动主动控制，提出一种能够消除溢出不稳定的基于混合灵敏度方法的鲁棒控制策略．首先通过频域辨识得到柔性结构的降阶模型，而剩余高阶模态构成的非结构不确定性，通过对权函数的选择在设计阶段就加以考虑，然后基于降阶模型和未建模不确定的近似特性设计了鲁棒反馈控制器．仿真实验的结果表明，与通常采用的LQR控制方法相比，此方法不仅能够有效的抑制柔性结构的振动，而且具有更好的鲁棒性能．     

小波变换在MEMS降阶建模中的研究

获得系统的宏模型是MEMS系统级建模与仿真的关键.提出将小波变换的方法应用于MEMS降阶建模.介绍了小波变换的理论基础,提出了运用小波变换的方法对MEMS进行多尺度降阶建模的基本思想和算法的基本原理.针对最常见的静力学问题,建立了有限元求解方程,采用小波变换的方法提取出系统的几个不同阶次的降阶模型.算例表明利用该方法通过适当的降阶次数,提取降阶模型可以大幅度地减少计算时间、降低计算复杂度,特别适合MEMS这种大系统的降阶建模.     

静电梳齿驱动器静电-结构耦合的仿真分析

采用降阶建模为静电梳齿驱动执行器开发了一个二维有限元模型,将梳齿驱动器简化为一组等价的集总参数单元,各单元均体现了对应器件的静动态特性和输入输出特性,降阶得到的模型降低了计算的复杂程度,提高了计算的速度.对采用降阶模型法所建立的模型仿真,得出梳齿驱动执行器的驱动位移、静电力与结构参数和所施加电压关系的仿真结果.该方法能以较快的速度求解静电-结构耦合问题,所得结果与有限元解相比较,最大位移误差小于5%.     

基于参数化降阶模型的非线性气动弹性高效分析

针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题，提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型，不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的结构表面的流场数据分布，并成功应用于典型机翼的跨声速颤振边界的计算，大大地提高了计算效率.结果显示，单流场条件时降阶模型的计算速度比直接使用时域分析方法提高了3倍；在计算多流场参数条件下，参数化降阶模型相比于使用单流场降阶模型计算速度提高了3.5倍，相较于时域分析方法提高了10倍.     

白车身动态灵敏度应力分析的等效子结构法

提出了一种针对轻型客车白车身结构的静态灵敏度分析的子结构法,以模拟车身的动态灵敏度应力分析,应用子结构法、通过动态分析软件ANSYS进行分析,寻找在车身扭转振型下频率灵敏度比较高的部件,进而为改进结构设计、提高整车抗扭性能提供理论依据。研究表明,应用等效子结构法,可以大大提高计算效率,节省计算机资源。这种方法有利于大型结构动态灵敏度分析。     

结构灵敏度分析的子结构方法

结构灵敏度分析在工程领域具有广泛的意义。针对现有结构灵敏度分析方法中存在的问题，借鉴于模态综合技术在计算上的简便性，提出并建立了结构灵敏度分析的子结构方法（ＳＳＳＡ法）。在理论分析的基础上，编制了有限元程序，并对固支梁进行了验算。提出的方法适用于一般结构系统，对大型复杂结构当更为有效。     

基于功率谱灵敏度的子结构损伤识别方法

提出功率谱灵敏度与子结构缩聚技术结合的损伤识别方法,在分析响应功率谱对结构单元面积灵敏度的过程中采用差分法,解决了求解参数的偏微分较困难的问题;并将整体结构划分为若干子结构,对未损伤子结构采用Guyan缩聚技术,通过功率谱灵敏度分析的方法对缩聚结构进行损伤识别,该方法只需测量结构的少数几个自由度的响应就可以达到损伤检测的目的.最后,通过1个三层两跨的刚架模型验证了该方法的有效性.     

基于ABAQUS的子结构拟动力试验方法研究

子结构拟动力试验将整体结构分为数值子结构与试验子结构,数值子结构通常采用研究人员自行编制的程序。研究了以ABAQUS为核心计算软件的子结构动力试验方法,介绍了利用Python语言编制的有限元软件接口,包括利用socket实现数据通讯、ABAQUS数据库的读取与写入以及利用Python在ABAQUS中建立分析步等。利用提出的方法进行了简单的虚拟试验,并与ABAQUS整体分析结果进行比较。比较结果显示了方法的可行性。通过对不同结构的虚拟实验,验证提出的软件通讯接口具有一定的通用性。     

子结构分析的基本原理和ANSYS软件的子结构分析方法

目前子结构的理论日趋成熟完善,并且已经广泛用于结构分析计算,但是具体操作的论述较少,初学者要掌握这一高级的分析方法并非易事．针对这种现况,本文首先介绍了予结构的基本原理,然后简述美国SASI公司开发的ANSYS软件子结构的分析方法的基本步骤,并通过一个实例演示分析过程．为了进一步加深认识与提高子结构的分析水平,又对一个特殊横梁刚架作了予结构的分析论述,有力地说明了该方法的高效性．     

Random Vibration Analysis of Electronic Equipment Based on the Substructure Method

To improve the computational efficiency in large-scale problems,the substructure method was proposed in the finite element analysis(FEA)of constructions,electronics devices,auto parts,etc.The effect of random vibration on an electronic chassis was analyzed by the substructure method via the ANSYS FEA.The basic principles of the substructure methods were briefly discussed,and then modeling and FEA,including model analysis and power spectral density(PSD)analysis,of the electronic chassis was conducted with substructure method via the ANSYS.Finally vibration experiment was done to verify the accuracy of FEA with substructure method,which proved that the substructure method,with adequate accuracy,could improve the computational efficiency for large-scale electronic chassis.Based on the stress distribution from FEA and experimental results,a comprehensive structural optimization was proposed.     

群桩-地基土-桥梁结构的相互作用分析

采用子结构方法研究了公路桥梁考虑群桩－地基土－空间桥梁结构相互作用分析方法，根据结构矩阵分析理论的子结构方法和中国桥梁基础设计规范（JTJ024－85）的m法，推导出了群桩基础（子结构）考虑桩－土－结构相互作用的出口刚度矩阵的表达式，并编制了相应的电算程序PSTIF和BK3。实际算例表明，本文方法计算精度和效率较高，满足实际工程的需要。     

圆形地下连续墙场地动力反应分析的子结构方法

利用子结构方法对某超大直径圆形地下连续墙场地进行了动力反应分析.介绍了子结构分析方法的基本原理,探讨了主自由度节点的一般选取原则.采用等效线性化方法考虑土体非线性性质,并运用ANSYS参数化设计语言编制了场地土层模型的子结构方法计算分析程序.建立圆形地下连续墙场地计算模型,分别采用3种主自由度节点选取方法对其进行了动力计算分析.通过对比子结构方法和整体方法计算结果,验证了子结构分析计算方法的合理性及有效性.数值分析结果表明,若合理地选择主自由度节点,采用子结构方法可以在保证计算精度的基础上极大地提高计算效率.     

子结构拟动力试验的模型修正法

分别针对剪切模型和杆系防屈曲支撑模型,采用有限元软件OpenSEES整体时程分析方法,研究了试验子结构数量对子结构拟动力试验结果的影响。结果表明:随着试验子结构数量的增多,试验结果精度逐渐提高,呈现出近似二次抛物线形变化规律。在构件数量较多结构体系中,试验子结构数量较少时,子结构拟动力试验的精度不高,试验的意义不大。针对一个单跨两层带斜撑框架模型,基于OpenSEES进行虚拟子结构拟动力试验,采用最小二乘法,利用试验子结构观测数据,在线识别试验子结构的恢复力模型参数,并实时修正与试验子结构有相同恢复力特性的数值子结构恢复力模型。不同试验工况下试验结果对比表明:即使试验子结构数量受到限制,在子结构拟动力试验过程中,基于最小二乘法模型修正方法可以显著提高子结构拟动力试验的精度。     

动态超单元子结构方法及结构树部分周游策略

对于子结构系统的振动分析，基于简单的Ｇ－Ｉ静态混聚算法，根据多重子结构系统的逐级组装与凝聚的特点，推导了结构树周游的子空间迭代法的计算公式，提出了一种完全不同于模态综合技术的动态超单元多重子结构方法，又根据频率截止原则及多级超单元的静态缩聚原理提出了结构树的部分周游策略。理论推导与数值算例表明，方法具有高效、准确的特点，适用于任意多级多支的子结构系统。