一种机械结构结合面动力学参数识别方法

机械结构结合面刚度和阻尼的确定是对结构进行动态分析和优化设计的关键问题之一。本文提出一种结合面动力学参数识别方法。该方法通过实测结构少量几个点上的振型和传递函数确定结合面参数。它不要求预先建立结构各部件的解析模型,也不需要实测整个结构完整的动态信息,因此适用于复杂结构结合面动力学参数的识别。文章阐明了结合面参数的识别原理,并讨论了如何消除实验误差对识别结果的影响。用本文方法识别了一台钻床的结合面参数,得到了令人满意的结果。     

包含几何误差的机械结合面法向刚度研究

对包含几何误差的机械结合面进行离散化,离散后的微表面的基准平面高度满足结合面几何误差分布.每个微表面内,微凸体的高度只受粗糙度的影响.基于接触理论建立了微表面的法向刚度模型,通过对微表面模型集成获得了结合面的法向刚度模型.通过对所建模型的数值仿真,揭示了结合面法向刚度与间隙的非线性关系,几何误差的幅值和波长对法向刚度的影响以及非线性刚度对结合面振动特性的影响.计算结果表明:法向刚度随着间隙的减少而迅速增加,几何误差会导致结合面宏观上的局部接触和应力集中;在相同干涉量下,法向刚度随着几何误差幅值的增加而增加,但与结合面的波长没有关系;非线性刚度会导致结合面固有频率的下降和振动位移的不对称.     

基于无网格方法的机械结合面接触分析

典型的无网格方法采用移动最小二乘函数（moving least squares, MLS）作为近似函数,但由于MLS不具备Kronecker delta函数性质,本质边界施加困难。LRPIM是采用径向基点插值形函数的无网格方法,本质边界条件无需特殊处理,可以直接施加,在保持高精度的前提下提高计算效率。将LRPIM应用于机械结合面接触问题的计算。根据位移连续条件推导了含接触特性的线性互补方程,建立了基于LRPIM的计算模型,采用线性互补算法利用数值积分计算了几种典型的接触问题,得到了接触面压力分布和接触变形,分析了插值函数形状参数和积分域尺寸对计算结果的影响。研究结果表明,插值函数形状参数α_c对接触力的影响较小,而形状参数q取-0.5～1.2时有较好的收敛效果;积分域无量纲尺寸a_qx、a_qy大于1.5时计算结果开始收敛,大于2.5时出现发散现象,取值2.1时收敛效果最佳。将计算结果与已有结果进行比较,表明本研究方法有较高的求解精度。     

机床结构结合面静态特性研究与内聚力模拟

针对机床结构中的平面结合面,通过实验分析了结合面在均布面压作用下的结合面法向变形与平均压力的关系;将结合面表面简化为半圆弧和正弦曲线两种微观形貌,利用有限元方法模拟结合面的接触变形力学行为,计算结果显示半圆弧形貌接触分析结果与实验结果较为接近.从结合面作用的物理本质出发,将结合面的相互作用等效为内聚力效应,利用内聚力模型分析了结合面的静态力学行为;内聚力模型计算结果与实验结果吻合较好.     

柔性机械臂动力学建模和控制研究

综述了柔性机械臂动力学建模和动力学控制等相关问题,介绍了柔性机械臂动力学建模中的旋转代数法、基于Lagrange方程的方法及基于模型辩识的方法;介绍了柔性机械臂动力学控制中的PD控制、反馈控制、自适应控制、鲁棒控制、预测控制、非线性控制和智能控 制,最后详细介绍了柔性机械臂动力学控制中的混合控制及智能结构;指出在柔性机械臂动力学建模和动力学控制应解决的问题。这对包括柔性机械臂在内的多柔体系统动力学建模与控制问题的研究有一定的促进作用。      

结构动力学中传递函数与模态参数识别

本文从任意粘性阻尼离散化线性结构系统的复模态理论出发,建立了结构系统传递函数与模态参数的一般解析关系式.在最优化方法基础上提出了两种传递函数和模态参数识别方法.用计算机试验、检验了两种识别算法的精度和使用范围.给出了真实结构识别全过程的实例.     

基于实验模态参数的结构多层结合部参数识别

本文从一般情况出发,提出了一种利用结构实验模态参数与子结构有限元模型,识别结构多层结合部刚度与阻尼参数的方法。当结合部模态向量分别为可测,部分可测或不可测时,给出了相应的识别算法,特别地,当结合部模态向量为可测时,其识别算法无任何矩阵求逆运算。算例表明,本文方法具有满意的识别精度。     

新老混凝土结合面抗剪性能试验研究

新老混凝土结合面是加固结构中最脆弱的部位,新老混凝土能否正常工作主要取决于结合面的抗剪强度。通过模型试验对结合面抗剪性能进行了研究。模型采用Z型试件,分为凿毛不植筋和既凿毛又植筋两种。对比试验结果表明,植筋能大大改善结合面的抗剪性,且大幅度提升新结构的承载力,是一种有效的加固处理方法。数值仿真结果与试验结果比较表明,结合面加固处理的模拟能在一定程度上反映实际情况中结合面的力学性能。     

超级有限元法在桁架组合结构分析中的应用

本文针对复杂杆系组合结构静动力问题讨论一种简捷有效的数值计算方法——超级有限元法,首先介绍其一般原理,继而针对一大类复杂桁架空间杆系组合结构准三维化处理(用一维变量加以表征),并将其离散成一系列单元,考虑弯曲、剪切、挤压、拉伸压缩、扭转等多种非经典变形效应,通过采用构件端部自由度向超级元自由度的转换而把复杂多构件问题的求解变为少量一维结点变量问题的求解,既达到了简化的目的,又保证了精度,而且可方便地与通常的有限元法结合使用。文中还给出了有关杆系组合结构分析的数值算例。     

IVECO40—10轻型客车车架建模与动态特性分析研究

建立各车车架有限元模型和研究了有关的建模方法,并在此基础上完成了动态特性的分析。通过与车架模态试验结果对比,验证了模型和建模方法的准确性,对ＩＶＥＣＯ新车型的虚拟开发具有重要意义。     

大跨径斜拉—悬索协作体系桥动力分析

斜拉-悬索协作体系桥作为一种新的超大跨径桥型,综合了悬索桥和斜拉桥的特点,国内外对这种桥型的研究尚少。本文根据空间有限元计算模型,对伶仃东航道斜拉-悬索协作体系桥设计方案进行了模态分析,分析了斜拉-悬吊协作体系桥的固有特性,讨论了不同主梁纵向约束方式和辅助墩的设置情况的影响,为此类桥型结构的动力性能分析提供了有价值的参考。     

CAE技术在井架设计中的应用

应用GAE技术，针对ZJ30／1700CZ钻机井架分别进行了静态分析及在自然状态和有钩载情况下的模态分析，为合理设计钻机井架结构提供了理论依据。通过分析计算，可以看出：所设计的井架的静态强度满足要求；经动力再设计后的井架固有频率与钻机的设计工作转速相差较大，达到工程要求，表明修改后的井架设计方案合理。     

基于结构动力学的框架结构固有频率估算方法

对框架结构的一阶固有频率与单门框的一阶固有频率的关系进行了推导,找出一种通过部件模态参数估算整体系统的模态参数的方法．通过ANSYS有限元分析对该估算方法进行了验证,并在石油钻机井架底座的有限元模态分析中应用该方法对系统固有频率进行了估计,误差均不超过1％．结论表明,该方法对于框架串联结构的固有频率估算是方便且可行的．     

模态分析和有限元分析相结合识别材料结构刚度

本文论述了利用模态分析和有限元分析相结合来识别复合材料板的刚度系数的方法。该方法取决于（１）正确的有限元模型；（２）可靠的实验模态分析数据和正确的相关准则；（３）快速而又稳妥的估算方法，该方法对有限元模型动力修正也是有用的     

半球谐振陀螺仪谐振子振动特性的有限元分析

应用 ANSYS 软件对半球谐振陀螺仪谐振子的振动特性进行了有限元分析,建立了Ψ型半球壳谐振子的有限元模型,计算出了谐振子的固有频率及振型。在理论分析的基础之上,提出了对于Ψ型半球壳谐振子的结构设计的合理建议。     

重型车驾驶室结构特性仿真分析与研究

针对某重型车驾驶室结构特性分析与优化的问题进行研究,采用CATIA软件对驾驶室进行几何建模,利用HYPERMESH软件建立有限元模型,并进行自由模态仿真分析;利用试验模态和计算模态分析对比的方法,验证了有限元模型的有效性;结合此款驾驶室的承载特点,利用MSC.Patran/Nastran对驾驶室的弯曲和扭转工况进行刚度和强度仿真计算,利用Fatigue对扭转工况下驾驶室的疲劳强度进行仿真计算,给出了驾驶室的易疲劳破坏位置。研究结果表明:驾驶室固有频率为37.826Hz,避开了激振频率,避免了共振现象;在扭转、弯曲两种工况下,驾驶室产生的最大应力分别为108MPa、38.8MPa,均小于材料许用应力,弯曲、扭转刚度满足要求,驾驶室抵抗变形的能力较好,结构设计合理。     

钢筋混凝土梁振动特性参数与损伤状况关系的数值仿真研究

基于分离式有限元理论,分别建立了存在钢筋混凝土局部松脱等多种形式损伤的钢筋混凝土梁横向弯曲振动力学模型,利用此模型能够计算各种损伤梁的固有频率等振动特性参数.对这些振动特性参数与各种损伤的状况之间的关系进行了数值仿真研究.提出固有频率可以作为钢筋混凝土梁损伤定性辨识的指标;针对不同的损伤形式,位移模态振型、曲率模态振型和剩余模态力向量是对局部损伤位置敏感的振动特性参数,可以利用敏感参数的绝对残差向量进行局部损伤的定位辨识;敏感参数绝对残差向量的范数与损伤程度具有良好的单调性关系,可以作为局部损伤定量辨识的指标.     

空间充气展开结构动态分析研究进展

空间充气展开结构是一种以薄膜材料为主构建而成的新型结构, 可用于构建大型的天线、太阳能集中器、太阳帆等空间结构, 为空间结构的大型化提供了一条有效的解决途径.其动态特性是充气展开结构设计过程中必须考虑的问题, 动态分析测试技术一直是充气展开结构研究过程中的关键问题, 由于充气展开结构在材料、结构形式及工作环境等方面的特殊性, 使得其动态分析和测试技术出现了很多新的问题.目前充气展开结构动态分析的研究方法主要集中在两个方面：实验研究和数值模拟.实验研究主要是针对充气薄膜结构的特点, 由接触式的测试手段向非接触式的测试手段发展, 但实验研究在真空和微重力环境的模拟上面临着很大的问题.数值模拟研究可以有效的模拟结构在真空和微重力环境下的动态行为, 并可分析重力、空气和褶皱等因素对结构振动特性的耦合影响.本文综述了空间充气展开结构动态分析的实验研究和数值研究的发展和现状, 并讨论了其中存在的问题, 在此基础上指出了该项研究的发展趋势.