基于键合图法的多个子结构自由界面模态综合法研究和应用

将键合图方法用于动态子结构研究,提出了一种求解多个子结构自由界面模态综合法的新方法。通过一系列物理和数学上的分析,详细推导出多个子结构自由界面模态综合法的计算过程。在本文给出的算例中,基于键合图方法的自由界面模态综合法,通过建立各个子结构的状态空间方程,计算子结构相应的特征值矩阵和振型矩阵;这些子结构在进行模态综合后,获得整体结构的特征值矩阵和振型矩阵,该结果和原来整体结构完全相同,这进一步说明了本文提出的新方法的正确性。运用本文提出的方法建立状态空间方程,在子结构的模态综合过程中,不会产生系统特征值的增失根问题,确保了子结构在综合后其整体结构模态信息的完整性。     

基于固定界面与自由界面子结构模态的混成模态综合方法及其应用

本文提出混用固定界面与自由界面子结构的两类模态来共同构造优良模态基，然后进行模态综合，该方法成倍地增加能反映结构感兴趣频域的可保留模态数，从而大大提高了综合精度。     

连结子结构与自由界面模态综合法在非线性动力分析中的应用

本文提出了一种由线性连接元和非线性连接元组成的连接子结构，并将这种连接子结构用于自由界面的模态综合技术。利用非线性振动理论的渐近方法，求得经模态综合法降维后系统方程的近似解析解。从而将具有连接子结构的自由界面的模态综合技术推广应用到具有局部非线性的复杂结构系统的动力分析，为利用非线性振动理论的渐近方法及动力系统理论进一步研究高维非线性动力学系统的振动特性、分岔及混沌行为创造了一种新的途径。算例表明，该方法具有足够的精度。     

有阻尼振动系统的自由界面子结构综合法

研究了阻尼振动系统的自由界面子结构综合法.为了在最终给出的系统综合方程中考虑剩余柔度矩阵的影响,本文利用质量矩阵、阻尼矩阵和结构保留模态矩阵构造了一种与保留模态矩阵加权正交的矩阵.在计算自由-自由结构的剩余柔度矩阵时,通过这种加权正交矩阵能够避免直接对子结构刚度矩阵的求逆运算.在此基础上提出了一种新的有阻尼振动系统的自由界面子结构综合法.算例分析表明,本文的方法具有很高的计算精度.     

固定界面子结构模态精确综合之非线性特征值问题的迭代解法

本文从模态综合过程出发，构造由于固定界面子结构模态精确综合所致非线性特征值问题的有效迭代格式。能用的Ｃｒａｉｇ固定模态综合结果成为其首次迭代近似。该方法克服了可保留模态数的限制，综合结果能达到指定精度。     

系统移频动柔度式与特征向量导数

本文针对作者对过去建立的两种动柔度混合幂级数用于自由结构的很多特征向量导数计算时,求解待定矩阵Ａ０,Ａ１．．．的支配方程的系数阵为奇异刚度阵Ｋ。为求解这些方程必须补充若干独立方程,这便导致Ｋ阵之带状特点的破坏。为此,本文利用“移频”建立了一种系统移频动柔度式,其中Ａ０,Ａ１．．．的支配方程之系数阵为移频刚度阵Ｋ＾＊,它总是非奇异的,可它却具有原Ｋ阵的带状特征。这样,本文移频动柔度法的计算效率便明显     

边界元的模态综合技术

1 前言基于质量矩阵的边界元自由振动分析首先由Nardini D.和Brebbia C.A.于1983年给出.以后Ahmad S.和Banerjee P.K.于1986年做了类似的工作.边界元方法由于仅需要处理结构的边界信息,较之区域性方法有明显的优点,可以得到高的计算效率和精度.但由于边界元方法导出的系统方程,其系数矩阵为非对称的满阵,方程阶数较高时,求解费用大.为克服这一困难,可采用有限元中较为成熟的模态综合技术.为了使边界元动力方程解耦,引入了左特征向量和右特征向量,并在此基础上导出了     

密频模态滤波器的实现及其在智能结构中的应用

针对空间智能桁架密频结构,提出了一种适应性较好的模态滤波器的实现方法,基于模态滤波器和分时共享充分利用作动器的思想,采用独立模态空间控制方法,实现了空间智能桁架结构的振动主动控制。仿真结构表明了这种控制策略的有效性。     

亏损振系广义状态向量灵敏度的移频算法

由于亏损系统的状态向量系线性相关,故无法实现与非亏损系统类似的解耦及控制,这为亏损系统灵敏度分析带来很大困难。针对这个问题本文摒弃一般状态向量系,首先引入广义状态向量及其伴随向量理论,利用它们具有的良好规范正交关系,实现了灵敏度控制方程解耦,其次使用移频技术,实现了亏损系统状态矩阵的广义状态向量的灵敏度分析。该方法可用于求解亏损系统各频段广义特征向量的灵敏度,算法结构紧凑,易于理解和实施。数值算例结果表明,该算法是可行和有效的。     

关于模态综合法的注记

本文以两端固定直角梁为例,探讨模态综合法应用于计算高阶固有频率。单纯使用前2阶约束振型为假设振型时,可能出现频率遗漏而不能计算第2阶固有频率。假设振型同时取前2阶模态振型和前2阶约束振型,可以计算前3阶固有频率;假设振型取前4阶模态振型和前4阶约束振型,可以计算前5阶固有频率,相对误差小于5%。

     

离散型设置粘弹阻尼结构的复模态综合法

本文利用粘弹材料的本构方程,对粘弹阻尼结构的模态分析表达式进行了理论推导,进而将Craig的复模态综合法推广到粘弹阻尼系统.本文还发展了一种处理刚体模态的方法,从而克服了Craig法的不足,解决了含粘性阻尼、粘弹阻尼的复杂结构的隔振设计问题.     

SIMULATION OF THE INTERFACED STRUCTURAL COMPONENT BASED ON A MULTIPLE-TIME-SCALE ALGORITHM

A multiple-time-scale algorithm is developed to numerically simulate certain structural components in civil structures where local defects inevitably exist. Spatially, the size of local defects is relatively small compared to the structural scale. Different length scales should be adopted considering the efficiency and computational cost. In the principle of physics, different length scales are stipulated to correspond to different time scales. This concept lays the foundation of the framework for this multiple-time-scale algorithm. A multiple-time-scale algorithm, which involves different time steps for different regions, while enforcing the compatibility of displacement, force and stress fields across the interface, is proposed. Furthermore, a defected beam component is studied as a numerical sample. The structural component is divided into two regions： a coarse one and a fine one; a micro-defect exists in the fine region and the finite element sizes of the two regions are diametrically different. Correspondingly, two different time steps are adopted. With dynamic load applied to the beam, stress and displacement distribution of the defected beam is investigated from the global and local perspectives. The numerical sample reflects that the proposed algorithm is physically rational and computationally efficient in the potential damage simulation of civil structures.     

不同材料界面Ⅲ型裂纹尖端场实验研究

本文应用激光全息干涉法获得了两种材料Ⅲ型界面裂纹试件的离面位移场,通过试验数据处理求得了裂纹尖端附近位移、应力场强度的控制参量K_(Ⅲ),J值,给出了局部解的适用区域。还研究了两种材料粘结界面处的连续条件,分析了结果的合理性。为了对比和分析界面裂纹问题,还对同种材料试件进行了试验和数据处理。     

任意支承梁的固有频谱和模态的定性性质

确定了任意支承方式下欧拉梁横振动时其频谱和位移、转角、应变模态的一些重要特性，阐明了梁的位移模态的充分必要条件．     

交通流相变过程的能量谱分析

为研究交通流相变过程问题,对一维交通流进行元胞自动机模拟,进行截面车流率数据提取,并将数据经过离散的傅里叶变换进行能量谱分析．研究结果发现：在阻塞相,系统周期即为因采用周期边界条件而形成的交通激波周期;在高密度区所对应的同步交通流状态中,系统中仍然存在着周期性波动,该周期明显异于交通激波周期,因而其形成原因不能简单归结为周期边界条件的影响;在低密度区对应的自由流状态下,没有此类波动存在．     

原子力显微镜轻敲模式下由液桥引起的能量耗散

轻敲模式下的相位像反映的是探针样品间接触分离过程的能量耗散, 大气环境下的能量耗散主要由液桥引起. 因此为理解成像机理, 本文分析轻敲模式下液桥的形成和破碎的动力学过程, 得到此种模式下的耗散能.     

双材料界面Ⅰ型扩展裂纹尖端的弹黏塑性场

双材料界面中存在材料黏性效应, 对界面裂纹尖端场的分布和界面本身性能 的变化起着重要的影响. 考虑裂纹尖端的奇异性, 建立了双材料界面扩展裂纹尖端的弹黏塑 性控制方程. 引入界面裂纹尖端的位移势函数和边界条件, 对刚性-弹黏塑性界面I型界面 裂纹进行了数值分析, 求得了界面裂纹尖端应力应变场, 并讨论了界面裂纹尖端场随各影响 参数的变化规律. 计算结果表明, 黏性效应是研究界面扩展裂纹尖端场时的一个主要因素, 界面裂纹尖端为弹黏塑性场, 其场受材料的黏性系数、马赫数和奇异性指数控制.     

摄动法分析各向异性介质中Ⅲ型裂缝的侧向扩展

本文内容分为两部分。首先用Green函数方法求解各向异性介质中Ⅱ型裂缝的扩展问题。在此基础上,利用摄动法求解各向异性介质中Ⅱ型裂缝的侧向扩展问题。摄动参数为转向角δ.结果表明,强度因子的零阶摄动解具有O[δ~2]的精度,方便了计算。最后进行了数值计算,给出在不同介质中以常速度侧向扩展的裂缝的强度因子随侧向扩展速度和转向角的变化关系。     

A MIXED MODE FRACTURE CRITERION BASED ON THE MAXIMUM TANGENTIAL STRESS IN BRITTLE INCLUSION

A closed-form solution for predicting the tangential stress of an inclusion located in mixed mode Ⅰ and Ⅱ crack tip field was developed based on the Eshelby equivalent inclusion theory. Then a mixed mode fracture criterion, including the fracture direction and the critical load, was established based on the maximum tangential stress in the inclusion for brittle inclusioninduced fracture materials. The proposed fracture criterion is a function of the inclusion fracture stress, its size and volume fraction, as well as the elastic constants of the inclusion and the matrix material. The present criterion will reduce to the conventional one as the inclusion having the same elastic behavior as the matrix material. The proposed solutions are in good agreement with detailed finite element analysis and measurement.