U型波纹管及相关结构环向屈曲的有限元分析(Ⅲ)--波纹管平面失稳的机理

波纹管无论是在内压还是在外压作用下都会发生环向屈曲或平面失稳,问题很复杂至今未得到妥善解决。本文首先指出了现行的有关“塑性铰”概念的某些不足之处,然后按文[8]的有限元法(考虑了屈曲前的弯曲和屈曲时载荷的转动并按线性化特征值问题处理)对波纹管的环向屈曲进行了计算,并与前人的有关实验进行了对比分析,在此基础上解释了波纹管平面失稳的原因和发展过程。     

储罐用波纹管的几何非线性分析

根据现场实际,对储罐连接波纹管进行了几何非线性有限元分析。将波纹管视为旋转薄壳,基于Sanders小应变,中等转动薄壳理论,通过引入“伪载荷”而建立起一个形式简单,易于实施的迭代格式,并进行了数值求解。文末以50000m^3储罐－波纹管－管道系统为例,研究了波纹管危险点的等效应力随长度的变化规律,并由此给出一种波纹管安全运行长度的设计方法。     

有限元软件中通用梁单元的统一形成方法

本文根据作者参与多个有限元软件开发的经验,讨论并给出了满足多种工程需求的通用梁单元的刚度矩阵及其单元载荷向量形成方法,特别是基于柔度法的Euler梁单元、Timoshenko梁单元和变截面梁单元的统一形成方式,以及不同梁端条件下的单元刚度矩阵与载荷向量的统一形成方式,便于工程有限元软件开发人员参考借鉴,并希望能对有限元...     

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     

一种新型并行化有限元结构模态分析集成系统

以成熟有限元软件的模态分析流程和大型稀疏矩阵特征值的并行求解为基础,开发出一种基于大规模并行机的新型有限元结构模态分析系统。通过对串行CAE软件的二次开发,将模态分析过程中计算量最大的特征值求解部分代之以并行计算。针对并行机特性以隐式重启动Lanczos算法为基础,编写了基于MPI的特征值并行求解程序,并通过实际算例验证了并行程序的加速比和扩展性;同时实现并行程序与其它串行分析步骤的无缝集成,使集成系统的界面友好,操作方便。本系统使结构模态分析的规模和速度大幅度提高,以大型CAE软件MSC／NASTRAN为并行化求解器开发平台,在“神威Ⅰ”超级计算机上验证了其可行性和高效性。     

模态分析与动态子结构方法新进展

综述在模态分析与动态子结构方法研究的一些最新进展.首先回顾经典的位移展开定理和模态叠加原理.为了加速经典方法的收敛速度、提高计算效率, 进一步介绍两个新的结构位移展开定理(采用固定界面模态的位移展开新定理, 给出采用低阶固定界面模态的高精度位移展开式;采用混合模态的位移展开新定理, 给出采用低阶混合模态表示的高精度位移展开式)和相应的动力学新解法.相应上述3个位移展开定理, 介绍采用解析推导的方法构造出3类动态精确子结构方法, 各种子结构模态综合法实质上都是它们的某种近似与变化形式, 从而形成系统的动态子结构分析技术.上述介绍的模态分析与动态子结构方法新进展与经典模态分析技术一起形成结构动力学分析技术的系统理论.      

结构模态分析的有限元并行模拟

以子结构模态综合分析为基础,提出一种求解大型结构特征值问题的并行解法．采用子结构模态综合算法,结构特征模态采用子空间迭代方式并行求解．这种子空间迭代法的子结构并行计算的实施是利用子结构的刚度阵和质量阵而不必完全组集系统刚度阵和质量阵求解综合系统的特征值问题．数值结果表明这种求解大型结构特征值问题的并行算法是可行有效的．     

桅杆结构静力分析简化计算方法

通过整体分析,推导出空间单索在任意荷载作用下的静力计算公式和空间索单元的非线性刚度方程,在此基础上,给出桅杆结构静力分析简化计算的非线性方程式。     

动荷载反分析的模态选择方法

提出了动态载荷识别中新的确定模态的准则与实施方法.提出了模态选取概念,在此基础上提出了反分析中模态选取的准则,并给出了相应的公式.大量算例表明,采用该文准则和公式可以防止因模态选取不当而产生的伪解,避免计算中的数值病态,明显提高了动态载荷识别的成功率和精度.     

几种矩形单元的特征模态分析

对双线性矩形单元、带转角自由度二次、三次矩形单元的特征模态进行了分析，通过特征模态对这些单元的性态进行了比较。     

模态分析和有限元法结合识别机械结构结合面动力学参数的研究

本文探讨了一种将实验模态分析和有限元法相结合，识别机械结构结合面动力学参数的新方法，以解决大型复杂机装拆不例，难于用实验方法识别部件间结合面动力学参数的问题。用些方法识别了一台遥臂钻床的接触度和接触阻尼。     

Modal analysis of cracked continuous Timoshenko beam made of functionally graded material

Abstract

The article addresses development of the Transfer Matrix Method (TMM) for free vibration of cracked continuous Timoshenko beam made of Functionally Graded Material (FGM). The governing equations of free vibration are established for the beam based on the power law of material grading, actual position of neutral plane and double spring model of crack. There is conducted frequency equation of the beam with intermediate rigid supports using the TMM after the transverse displacements at rigid supports have been disregarded. Therefore, the frequency equation is simplified and becomes more useful to compute natural frequencies of continuous FGM Timoshenko beam with a number of cracks. The obtained numerical results show the essential effect of cracks, material properties and also number of spans on natural frequencies of the beam.     

民机翼型跨音速风洞颤振模型的模态分析

民用飞机在跨音速区的颤振特性是其设计的关键限制之一,与飞机的安全性息息相关．跨音速颤振的计算会遇到激波、流动分离等高度非线性的气动问题,因此在计算跨音速颤振问题时往往把注意力放在气动力的计算精度上．但是,如果模态分析的计算精度不够,同样无法获得可靠的颤振计算结果．本文采用HyperMesh软件进行有限元建模,主要结构件均保留了原始结构的几何信息,通过设置材料密度模拟结构的质量分布．由NASTRAN软件的Lanczos求解器完成模态分析并给出主要关注的四阶模态,经过简单的有限元模型修正,使四阶模态的计算频率与试验频率一致,计算和试验的固有振型一致,为后续的跨音速颤振分析打下基础．     

一般粘弹结构的模态分析

分析了一般粘弹结构特征值问题的特点 ,建立了一般粘弹结构的模态分析方法。与粘弹结构已有的模态分析方法相比 ,该方法通用于更一般的粘弹结构 ,在形式上不涉及粘弹本构关系项 ,并只涉及一种模态向量     

管阵动力响应的模态分析

核反应堆堆心、热交换器之类的重要结构是由浸没在流体中的有着规则排列的大量管梁组成，流固耦合作用是影响管束动力响应的重要现象。很多研究者为提出一个可以预测管束全局行为的数学模型作为不少努力。本文基于张提出的三维耦合模型，在流体域采用流体速度势而非压力作为基本未知量，从而避免了采用压力格式而导致的系数矩阵非戏称性的弊端，得到了易于注解的陀螺系统，通过计算系统特征值，利用模态展开法，求得了地震激励下系统     

具脱层轴对称层合圆柱壳的振动模态分析

对具环向贯穿脱层的轴对称层合圆柱壳进行振动模态分析.首先,采用Heaviside阶梯函数,构造了一种适合于脱层壳的位移模式.通过对脱层壳的能量分析,应用瑞利--里兹法后,得到用时间函数表示的系统振动控制方程,然后对其求解,得到脱层壳模态分析的特征方程式.算例中,讨论了不同的脱层位置、脱层大小和脱层深度对脱层壳振动模态的影响.     

用模态试验结果修改力学模型初探

利用试验模态分析结果,对有限元力学模型本身或其中某些参数进行修改是必要的和有工程意义的。这一“修改”既是数学上的优化问题又是工程设计问题。本文介绍自研制的“结构动力修改程序”,述及一般原理及框图,并给出一个悬臂梁实例。     

Nonlinear Dynamic Analysis of MEMS Switches by Nonlinear Modal Analysis

A nonlinear modal analysis approach based on the invariant manifoldmethod proposed earlier by Boivin et al. [10] is applied in this paperto perform the dynamic analysis of a micro switch. The micro switch ismodeled as a clamped-clamped microbeam subjected to a transverseelectrostatic force. Two kinds of nonlinearities are encountered in thenonlinear system: geometric nonlinearity of the microbeam associatedwith large deflection, and nonlinear coupling between two energydomains. Using Galerkin method, the nonlinear partial differentialgoverning equation is decoupled into a set of nonlinear ordinarydifferential equations. Based on the invariant manifold method, theassociated nonlinear modal shapes, and modal motion governing equationsare obtained. The equation of motion restricted to these manifolds,which provide the dynamics of the associated normal modes, are solved bythe approach of nonlinear normal forms. Nonlinearities and the pull-inphenomena are examined. The numerical results are compared with thoseobtained from the finite difference method. The estimate for the pull-involtage of the micro device is also presented.