以随机响应为目标的方舱结构动力修改

针对振动系统在随机激励下的响应进行结构动力修改是具有实用价值的工程问题。本文以系统在道路随机激励下的加速度响应为目标，借助于系统模态及响应的灵敏度分析和矩阵摄动法，对大型机动电子方舱系统进行了快速结构动力修改。     

求谐振动力响应及其灵敏度的直接迭代法

本文提出一种求解谐振动力响应及其灵敏度的有效迭代算法,这种方法并不是采用先求结构自振频率、振型再求动力响应及其灵敏度的途径,而是利用动力方程直接推出相应的迭代格式,通过迭代得到问题的动力响应及其灵敏度,计算实例表明,本方法是有效的。     

一种结构动力响应分析的快速高阶算法

为了提高基于高阶格式的结构动力响应微分求积分析方法的计算效率,发展了一种求解动力方程的快速算法．利用微分求积原理将结构动力方程转化为标准Sylvester方程的形式,通过对系数矩阵进行矩阵分解,进而将动力响应Sylvester方程化为一系列标准线性方程组,采用相关成熟算法求解这些线性方程组后即可获得结构动力时程响应的全部解答．结构动力响应微分求积分析方法为高阶数值方法,一步计算可以获得多个时点处的动力响应．基于本文快速算法,不必直接对矩阵方程进行求解．数值算例表明,本文快速算法能够准确地计算出结构动力响应,具有数值精度高、收敛性好的优点．     

高拱坝动力特性与动力响应模型试验研究

高拱坝的动力破坏特性越来越受到关注,动力特性和动力响应是其研究的一个重要方面。通过模型试验的方法研究高拱坝动力特性和动力响应的特征,动力特性试验比较了完好结构与有施工横缝结构的基阶动力特性,表明当结构存在施工横缝时,结构基阶频率降低,阻尼增大。结构动力响应采用振动台模拟地震波激励,试验结果表明,完整结构与有施工缝结构动力响应具体数据不同,但规律相同。加速度最大响应沿拱顶水平向在坝中拱顶的值最大,向两边的坝肩处,加速度最大响应逐渐减小。沿拱坝垂向加速度最大响应从坝顶到基础,响应均逐渐减小。试验结果可为高拱坝结构动力安全研究提供技术依据。     

复杂链式结构动力分析中的直接迁移子结构方法

本文将频响函数和迁移矩阵引入子结构方法中，提出简单高效的直接迁移子结构方法。当子结构中内部自由度很大时，用这种方法进行链武结构的动力特性分析和求解谐和激励响应时依然能保持很高的计算效率和精度。而且有限元分析或试验得到的各子结构数据相互独立，因此对结构的不同组合进行分析只需改变相应连接条件；当结构有局部修改时也只需修正相应子结构的数据。这些特性对复杂链武结构动力优化和抗震设计问题十分有利。最后的数值算例说明了所提出方法的优越性及其在工程中的实用性。     

结构动力优化设计述评与展望

结构动力优化设计是当前工程结构设计研究领域中的前沿性课题。 文中着重从结构动力特性优化、结构动力响应设计、结构动力灵敏度分析 和基于可靠性的结构动力优化设计等四个专题方面对结构动力优化设计研 究的发展与现状进行了述评,并粗略地展望了结构动力优化研究未来的发 展趋势。     

圆板弹塑性动力响应的弹性解法

本文首先求得了轴对称简支圆板受到横向阶跃-集中荷载作用下的弹性动力响应解析式。然后对于双线性应力-应变关系的材料,把塑性应变作为等效荷载,进而化成挠度w的表达式。利用已得的弹性响应,关于w直接迭代求解塑性偏微分动力方程。对具有不同应变硬化率的材料作了数值计算,所得的结果具有良好的规律性。     

爆轰载荷作用下球形空腔的动力响应

以位移为未知量，利用拉普拉斯变换法，研究了球形空腔在爆轰载荷作用下的动力响应问题，获得了问题的参数解，并通过直接代入，验证了解的正确性。     

计算结构动力影响的状态方程直积分法

利用钟万勰等发展的指数矩阵精细算法,提出了状态方程直接积分法。它能适用于确定情形各种激励作用下系统的动力响应分析,与分段等效线性化方程相结合,也可用于某些非线性系统的响应计算。算例表明,状态方程直接法具有精度高、不受时间步长的严格限制等特点。     

计算结构动力响应的状态方程直接积分法

利用钟万勰等发展的指数矩阵精细算法,提出了状态方程直接积分法。它能适用于确定情形各种激励作用下系统的动力响应分析;与分段等效线性化方法相结合,也可用于某些非线性系统的响应计算。算例表明,状态方程直接法具有精度高、不受时间步长的严格限制等特点。     

一种基于极小化极大接触压力的交界面修形新方法

针对轴承和齿轮等零部件接触压力分布不均问题,提出了一种极小化极大接触压力的弹性交界面修形新方法,仅需要一次结构分析就可以实现理想的修形结果。基于弹性接触理论与有限元法,推导建立了接触节点修形量与接触压力之间的数学方程;以极小化各接触节点的最大接触压力为目标,建立了计算修形量的极小极大模型;并利用最优化方法将其转化为线性规划问题,有效提高了求解的全局收敛性和计算效率。通过两个弹性接触修形实例,验证了新方法对一般弹性接触修形问题的适用性和高效性。     

An efficient implementation of aeroelastic tailoring based on efficient computational fluid dynamics-based reduced order model

Current and future trends in the aerospace industry leverage on the potential benefits provided by lightweight materials that can be tailored to realize desired mechanical characteristics when loaded. For aircraft design, the deployment of aeroelastic tailoring is hindered by the need to re-compute, for any possible modification of the structure, the dependence of the aerodynamic field on the underlying structural properties. To make progress in this direction, the work presents a rapid computational fluid dynamics based aeroelastic tool which is built around a reduced order model for the aerodynamics that is updated for any modification of the structure by using the structural dynamics reanalysis method. The aeroelastic tailoring tool is demonstrated in transonic flow for the AGARD 445.6 wing, suitably modified with composite materials. It was found that the proposed method provides accurate engineering predictions for the aeroelastic response and stability when the structure is modified from the baseline model.     

Strukturmodifikation mit dem Modal-Korrektur-Verfahren für das System mit nicht proportionaler Dämpfung

Übersicht Es wird eine Methode für die dynamische Strukturmodifikation mit dem Modal-Korrektur-Verfahren für das System mit nicht proportionaler Dämpfung gezeigt. Die Modifikation erfolgt direkt im Zustandsraum. Die Modalparameter des modifizierten Systems sind dann komplex, aber sie können direkt für die Berechnung der Übertragungsfunktionen oder erzwungener Schwingungen verwendet werden.

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Structural modification by means of modal correction for a non proportional damped system

Summary A method is introduced for the structural dynamics modification by means of modal correction for a non proportional damped system. The modification is made directly in the state space. Then the modal parameters of the modified system are complex, but they can be directly used for calculating the frequency response function or forced response function.

     

结构边界约束修改后的重分析方法

在结构设计优化中经常将结构边界约束作为设计优化对象,结构边界约束的修改通常导致系统的求解规模发生改变,使得快速准确分析修改后结构的响应成为一个挑战。本文发展了逐次矩阵逆(SMI)方法,提出了一种适合各种结构边界约束(包括初始结构中的约束)修改的快速重分析算法。该方法利用边界约束修改后对应刚度矩阵的对称性,有效缩减了计算量。数值算例表明,本文方法能够快速给出精确的重分析结果。     

M-P inverse method of topological variation of frame structures

In this paper a topological modification method for structural variations of space frame structures is studied by using the Moore-Penrose inverse theory and a new kind of factorization of the stiffness matrix. A set of explicit formulations of variations are obtained. A numerical example is given to illustrate the valid of the present method.     

带频率禁区的结构单元尺寸二阶灵敏度动力优化设计

结构在服役期间经常受到风、地震或车载等激振作用，优化调整结构设计参数来设计结构动力特性以使其避开外部激励对应的卓越频率或高能频带，是提升结构安全性的有效手段。本文针对尺寸约束、频率禁区约束和结构重量最小化的结构动力学优化设计问题，基于Kuhn-Tucker条件和频率对变量的灵敏度，采用泰勒二级展开式推导并建立了结构频率对变量的二阶灵敏度单因子迭代计算方法，利用MATLAB平台编制了计算程序。算例表明比一阶灵敏度算法计算效率高、收敛稳定性强，且修正因子在优化全过程中无需调整，操作更为便利，并给出了单因子的合理取值区间。发现并初步论证了在设计变量未全部到达约束上下界时，“重量不再降低”只能作为最优的必要条件，“高阶频率收敛于频率禁区上限” 则应是充要条件，更适合作为收敛判据，其可有力甄别“伪最优”状况。基于数据表征，初步揭示了优化变量的修改主要受频率梯度主导，并发现频率梯度值大小与变量修正幅度大体成反比的变化规律。本研究对结构的抗风、抗震和在役结构的动力加固改造设计均具有重要的理论指导价值和现实意义。     

THE USE OF VACUUM PRESSURE IN STRUCTURAL TESTING

This paper presents an experimental setup for the method of simulating uniformly and varying distributed loads on structural members and roofing materials. The applications of this setup can be used for the study of beams, such as the lateral, torsional buckling behavior of cold-formed thin-walled structures. In addition, the method of measuring bending stiffness of composite materials in semimonocoque structures is illustrated. With a little modification to the setup, the study could possibly be extended to the investigation of elastic foundations and beam-column interaction.     

结构动力修改的一种方法

本文提出一种修改后的结构的振动特性计算方法;此法利用测量频率响应函数矩阵,将结构的修改量作为作用在结构上的力处理,分析计算出修改后结构的频率响应函数矩阵。其优点是理论简单、计算量小、便于直接指导实际结构修改。     

改进的小损伤结构动力学有限元建模方法

在遗传算法或神经网络方法识别结构损伤位置和程度时,都是基于少量的在线测量的损伤结构振动响应数据和大量的模型仿真数据来实现的,因而建立高效和精确的损伤结构动力学有限元模型,以便仿真获得损伤结构的大量动力学响应数据是十分重要的基础前提工作。本文针对ANSYS结构分析软件在建立结构小损伤有限元动力学模型存在两个关键问题,结构损伤处直接网格划分的计算结果误差和网格节省问题,以结构损伤振动检测的实际需要为出发点,提出了建立含小损伤结构的ANSYS动力学建模技术,研究了结构局部小损伤及其位置与所在处单元刚度矩阵变化的数量关系。     

一种基于应力的双方向结构拓扑优化算法

基于传统的渐进结构优化方法，提出了一种基于应力的双方向渐进拓扑优化算法。该方法是对传统方法和目前的双方向法的改进和完善。算例表明该方法能避免目前的双方向法具有的解的振荡问题，具有更高的可靠性，能获得更佳的拓扑结构。