一种中高频激励下动力系统响应的级数展开改进算法

针对频率响应函数的级数展开法在中高频激励时计算发散的问题,提出一种新的级数展开改进算法.将系统的结构模态划分为低阶和截断的高阶模态,在模态叠加分析的基础上,将频率响应函数进行泰勒级数展开.根据高低阶模态对质量矩阵和刚度矩阵的耦合特性,用低阶模态及系统矩阵表达高阶模态对响应的影响.研究结果表明,该算法将频率响应函数的级数展开法扩展到高频激励和中频激励范围阶段,在非完备模态条件下提高了频率响应函数的计算精度,数值计算检验了该方法准确可靠并有很好的收敛性.     

基于径向基函数的频响函数模型修正

针对使用频响函数进行有限元模型修正存在的时间成本和精度问题,结合模态参与变异系数法和模态动能法分别优化激励点和测点,使获得的模态信息更完整;然后,引入径向基函数(RBF)模型减少原有限元模型计算次数,并根据均方根误差准则对所构建代理模型的参数(spread)进行优选,提高模型预测精度;最后,选用一个36自由度的二维桁架模型进行可行性验证,对比有限元法、Kriging模型及二阶响应面模型的修正精度和迭代时间,结果表明,本文方法具有较好的优势。     

振型一阶导数的高精度截尾模态展开法

模态展开法是计算振型一阶导数的常用方法,然而,当高阶模态被截断时,它不能给出精确解,甚至会产生很大的截断误差。本文研究被截断的高阶模态对振型导数贡献的定量计算问题,证明了被截断模态的贡献可以用已知的低阶模态和系统矩阵来显式表达,给出了计算方法,并用数值例子说明了本文方法的有效性和正确性。     

基于频响函数约束的桁架结构尺寸优化设计

研究了在给定频带内随机激励作用下,以结构质量最小为设计目标、以频响幅值为约束的桁架结构动力截面尺寸的优化设计,避免了对外激励作任何假设。在给定的激振频段上,以特定控制点的频响幅值近似代表整个频带上频响函数的变化情况。采用渐进优化方法,通过设计变量的灵敏度分析,使频响函数幅值整体得到有效下降,结构的质量增加最少,间接达到最小值。本方法可使结构的固有频率基本保持不变。最后通过两个典型算例验证了本文所提优化策略和算法的有效性。     

计算特征向量摄动量的混合基展开法

在结构修改和模型校正中，模态展开法是计算特征向量摄动量的常用方法之一，但当高阶模态被截断时，它会带来很大的截断误差。本文利用已知的有限阶模态，构造了Ｎ维欧氏空间的一个新基－混合基，并将特征向量的摄动量在新基上展开来计算特征向量的一、二阶 摄动量。该方法使得不管截模态个数的多少，其精度总与全模态展开法相同，且计算量都远少于全模记展开法；与改进的部分民开法相比，本方法不要求所截留的模态边连续的低阶模态     

频响函数综合法预测结构在水下的动特性

通过对一个结构模型在空气中和水下的动特性的研究，探讨了由结构在空气中的模态参数和水的附加质量预测结构在水下的模态参数的频响函数综合法，用以替代实体结构在水下的动特性试验。应用这种方法预测得到了结构在水下的模态参数并与结构的湿模态试验结果进行了对比。研究结果表明，对于所研究的梁形结构，不考虑水的阻尼，将水对结构的影响考虑成为附加质量，应用频响函数综合法预测结构在水下的模态参数是可行的     

基于Kriging模型的频响函数有限元模型修正方法

针对使用频响函数进行有限元模型修正的问题,提出了一种基于Kriging模型的修正方法,用于检测结构由损伤引起的在单元刚度特性上的衰减。本文方法可以在不需要推导修正参数与频响函数残差代数关系的前提下,通过少量测点提供的有效数据快速求解;还可以通过控制算法的终止准则来提高对未知区域的探索程度,降低结果收敛到局部解上的可能。使用Kriging模型可以有效地减少原有限元模型的计算次数,保证计算效率的同时,为对结构进行更准确精密的有限元建模提供了便利。     

复振型导数计算的移位多次模态加速法

本文研究了含粘性阻尼结构的复振型导数计算问题,将导数计算问题看成是一个简谐激振的响应计算问题,采用多次模态加速法和移位法,导出了复振型导数计算的移位多次模态加速法。该方法具有明确的数学和物理意义,可导出已有的各种计算方法。算例表明本方法计算复振型导数只需用很少几个模态即可保证精度,计算量大大减少。     

一种基于加速度频响函数的动力学模型修正方法

提出了一种基于加速度频响函数的动力学模型修正方法,该方法应用试验测量和计算所得的加速度频响函数矩阵对动力学模型的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼系数进行修正,使修正后模型的加速度频响函数与试验测量所得的相一致.该法具有明确的物理意义,数值算例检验了方法的有效性和精度.     

基于泰勒级数展开的区间反演方法

实际结构或构件的几何与材料参数总包含不确定性,在对结构计算模型进行精确分析时,有时需要对参数不确定性进行量化。本文提出了一种用于区间参数识别的反演方法,即基于泰勒级数展开式分别建立参数与响应的区间中值、区间半径的对应函数关系,并通过构建两个反演问题来分步识别参数区间中值和半径,以避免区间扩张现象和简化优化反演过程。通过数值质-弹系统初步验证了方法的可行性,然后基于一组钢板的动测数据,识别了钢板的几何及材料特性参数的区间范围。研究结果表明,本文方法具有良好的区间反演精度,能有效地避免区间扩张现象,可以用于实际工程区间问题的求解。     

中国古建筑木结构斗拱的动力实验研究

本文采用现代先进的动力分析仪器首次对中国古建筑木结构中的斗拱进行了动力实验研究,得出了斗拱模型的频响函数曲线,斗拱模型的固有频率和阻尼比以及边界条件、竖向荷载等对固有频率和阻尼比的影响,为古建筑木结构的研究提供了有用的资料。     

改进的直接部件模态综合法

Yee和Tsuei提出的直接部件模态综合法将自由界面模态综合法与频响函数相结合 ,简化了计算过程、减少了计算量 ,并便于与实验模态分析相结合。本文在其基础上利用矩阵级数展开的方法将被截断高阶模态的贡献用保留模态和系统物理特性矩阵精确表达 ,结合分块计算方法 ,进一步减少了计算量并有效地提高了计算精度 ,且确定了模态截断准则。数值算例表明其行之有效     

一种测量混合时间的新方法

利用热电偶和计算机相结合,设计了一套高精度测量混合时间的新方法,能测量不同粘度范围的流体介质,克服了传统的电导法和脱色法的缺陷     

随机结构分析中的均值参数反应与反应均值

在结构分析中考虑力学参数的随机性时,均值参数系统反应往往不能反映结构反应均值.本文通过静力与动力典型例证的分析说明,对于具有随机参数的结构,在静力情况下,仅对于极为特殊的概率分布,结构均值参数系统反应才等于结构反应均值,但在一般情况下,随着结构力学参数变异性的增大,均值参数系统反应与结构反应均值的差异显著增大.而在动力情况下二者的相对误差则远比静力情况为大,并且对激励的频谱和结构固有频率的相对关系相当敏感.因此,以结构均值参数为标的的确定性结构分析,其结果可能与现实工程结构的反应均值相去甚远,故而采用随机结构模型是必要的.     

基于模态叠加法的航空发动机轮盘振动特性研究

以某型航空发动机轮盘为研究对象,分别通过数值模拟和试验测试获得结构特定振型下的模态参数;提出采用模态置信度开展模态振型的相关度评价;基于模态叠加法开展轮盘结构谐响应分析,并通过理论推导和数值仿真开展结构阻尼和激励量值对振动响应的影响规律研究。结果表明,在轮盘结构三节径振型处,共振频率计算结果与测试结果相差1.7%,验证了模态测试的正确性。模态振型置信度为0.999,说明模态测试与仿真结果吻合较好。通过谐响应分析得到轮盘最危险点的幅频曲线,并基于数值仿真验证了轮盘结构振动响应幅值与模态阻尼呈反比、与激励量值呈正比的理论推导的正确性。     

Nonlinear Behaviour of Structures Using the Volterra Series—Signal Processing and Testing Methods

To extend modal analysis to nonlinear structures, and adopting the Volterra series as a mathematical framework, we present some new routes together with progress on signal processing. The closed form expressions of higher-order transfer function on the other hand would permit one to obtain eigenvalues of various orders and eigenvectors. Existing signal processing analyzers are initially devoted to linear systems. Programs treating input and output signals of systems are tailored for one-time (or frequency) variable functions. Nonlinear systems can indeed be analyzed by one-dimensional (direct or inverse) Fourier transforms. However, the experimenter rapidly discovers their limitation when dealing with coupling phenomena that require functions with many time (or frequency) variables. In this framework, multidimensional Fourier transforms are necessary.     

串联结构体系可靠度的二元泰勒级数展开

本文给出串联结构体系可靠度的二元泰勒级数展开表达式,并给出有关一维无穷积分的数值解法。当用于计算串联结构体系的可靠度时,与一元泰勒级数展开式相比,计算效率大大提高,精度足以满足工程应用要求。特别是如果不考虑级数展开式中的二次修正项,则使结构体系可靠度的计算变得非常简单。