检索结果-内蒙古大学图书馆

西南科技大学学报 2025年第1期40卷 67-74页

作者：陈浩然张德春李鹏陈磊西南交通大学力学与航空航天学院成都610031

基于子结构和模态叠加法提出了一种用于含内部复杂结构的圆柱壳动力学响应的快速计算方法,以期避免有限元法求解该类问题时出现的计算耗时长和存储量大等问题。将含内部结构的圆柱壳分为3个子结构,各子结构间通过隔振器相连;获取各子结... 详细信息

基于子结构和模态叠加法提出了一种用于含内部复杂结构的圆柱壳动力学响应的快速计算方法,以期避免有限元法求解该类问题时出现的计算耗时长和存储量大等问题。将含内部结构的圆柱壳分为3个子结构,各子结构间通过隔振器相连;获取各子结构的自由模态及主刚度和主质量参数;基于能量法在模态坐标空间内构建系统的动力学方程。该方法计算结果与有限元仿真结果吻合较好,在保证较高计算精度的同时可大幅度提高计算效率,为结构设计时振动特性的快速预测提供支持。

关键词：圆柱壳内部结构振动响应模态叠加法降维模型

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基于模态叠加的飞机工装定位器变形在线重构方法研究

基于模态叠加的飞机工装定位器变形在线重构方法研究

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作者：欧阳瑞斌大连理工大学

学位级别：硕士

大型飞机的设计和制造是一个国家综合实力和科技水平的重要体现，是国家的一项重大工程。飞机装配作为飞机制造的关键环节，占据了总工时的50%以上，飞机装配质量直接关系到飞机的性能与安全。工装定位器作为飞机装配中型架类工装的定... 详细信息

大型飞机的设计和制造是一个国家综合实力和科技水平的重要体现，是国家的一项重大工程。飞机装配作为飞机制造的关键环节，占据了总工时的50%以上，飞机装配质量直接关系到飞机的性能与安全。工装定位器作为飞机装配中型架类工装的定位基准，其定位精度是装配质量的重要保障。目前，采用离线定检的方式对工装定位器的定位精度进行检测，而定位器在装配过程中的弹性变形由于下架回弹无法通过离线测量，易出现定检合格，但装配过程中出现超差的情况;同时由于测量空间受限，难以在线监测工装定位器的全局状态，难以对工装定位器的全局变形进行在线监测。本文提出了一种基于模态叠加法的工装定位器全局变形在线重构方法，通过有限点的在线测量，重构出工装定位器的全局变形;研究了测量误差的传递过程，并对测点布局进行了优化;针对有限元模型边界条件与物理空间实际状况存在偏差，导致全局重构精度难以保证的问题，研究了有限元模型修正方法。主要的研究内容如下：　　（1）针对工装定位器在线监测信息不足，弹性变形难以测量的问题，提出了一种基于模态叠加法的工装定位器全局变形重构方法。通过有限元模态分析，获取了工装定位器的模态振型，并建立了离散测点信息与工装定位器全局变形之间的转换模型。　　（2）针对测量存在误差的问题，研究了重构模型中测量误差传递规律，并以模态转换矩阵条件数最小为目标优化了测点布局;对重构方法进行了仿真验证，探究了不同方向载荷对重构精度的影响，并搭建工装定位器变形重构实验平台进行了实验验证。　　（3）针对变形重构方法中使用的工装定位器有限元模型边界条件不准确的问题，提出了一种基于子矩阵修正的工装定位器有限元模型边界刚度修正方法。该方法通过子矩阵模型确定优化参数，并以模态置信度最高为优化目标，使用粒子群算法对有限元模型的边界刚度进行修正。利用 ABAQUS对工装定位器模型进行了边界刚度修正仿真实验，验证了所提方法的有效性和准确性。　　（4）搭建了飞机装配工装实验平台，对工装定位器全局变形重构进行了综合实验验证。开展了工装定位器装配工况条件下的模态实验，并使用本文所提有限元模型边界刚度修正方法对工装定位器有限元模型进行修正，得到了准确的模态振型，从而建立工装定位器全局变形重构模型;随后进行了工装定位器全局变形在线重构实验，使用有限点测量值为输入实现工装定位器全局变形重构。结果表明重构误差优于0.060mm，算法重构时间优于0.02s，与传统变形重构方法相比重构误差降低了23%，满足精度要求（± 0.076mm）与在线监测要求（＜1s）。

关键词：飞机装配工装定位器全局变形在线重构模态叠加法误差传递边界刚度修正

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基于模态加速度法的振动谐响应修正研究与并行实现

基于模态加速度法的振动谐响应修正研究与并行实现

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作者：于晨阳中国工程物理研究院

学位级别：硕士

在航空航天、各种武器装备的研发以及抗震结构设计等领域,结构动力学起到了日益重要的作用。结构动力学有限元分析是研究结构抗震和振动响应的一种主要技术手段,同时也在结构动力学优化设计中发挥了重要的作用。在动力学有限元分析过程... 详细信息

在航空航天、各种武器装备的研发以及抗震结构设计等领域,结构动力学起到了日益重要的作用。结构动力学有限元分析是研究结构抗震和振动响应的一种主要技术手段,同时也在结构动力学优化设计中发挥了重要的作用。在动力学有限元分析过程中,模态叠加法是从模态分析到其他动力学分析的重要纽带。目前现有的商业有限元软件在进行结构动力学响应计算尤其是大规模计算时大都基于此方法开展。一方面,模态叠加法在计算时通常取前若干阶模态进行分析,可以在很大程度上降低计算量;另一方面,由于在计算时采取了模态截断处理,高阶模态的影响被忽略,导致其求解精度受到一定影响。近年来,随着高性能计算机硬件技术的不断提高和各种先进算法的不断发展,大规模复杂数值模拟逐渐成为现实。作为结构动力学分析中的一种重要方法,如何提高模态叠加法的计算精度成为了大规模有限元分析软件开发中的一项重要问题。针对这一问题,本文探讨了多种针对模态叠加法求解精度进行补偿的修正方法,并结合大规模并行实现的可能性,针对谐响应分析这一具体的振动分析类型,将模态加速度法这一修正方法与大规模有限元计算平台PANDA相结合,开展了理论分析、算法设计和在PANDA平台上的具体实现工作,并开展了数值算例研究。本文的主要工作如下:(1)深入调研了现有的多种基于模态叠加法的振动响应修正方法,对相关修正方法和理论进行了调研和探索研究。结合国内外相关前沿研究动态和各修正方法大规模并行实现的可行性,确定采用模态加速度法作为本文振动响应修正的核心算法。(2)对大规模有限元计算平台PANDA数据结构和结构动力学主要分析类型涉及的算法以及并行求解流程进行了梳理,基于对PANDA平台的掌握,研究了采用模态加速度法在PANDA平台现有分析基础上进行振动响应修正的技术途径,并确定以谐响应分析为主要修正类型开展相关研究工作。(3)在PANDA平台基础上,开展了基于模态加速度法的谐响应修正分析算法设计,研究了模态分析与谐响应修正分析的接口,实现了模态分析结果在谐响应分析中的调用,并对分析流程中涉及的修正项求解研究了相应的迭代技术,避免了矩阵求逆带来的大规模并行计算量过大问题;开展了算法的具体实现工作,通过采用层次化、模块化和面向对象的程序设计思想,在PANDA平台上实现了基于模态加速度法的谐响应修正分析模块研发。(4)在PANDA平台下对模态加速度法的修正效果开展了多方面的数值算例研究。从选取不同的模态阶数入手,对模态加速度法和模态叠加法进行了计算精度的比较。研究表明,模态加速度法相对模态叠加法在计算精度上有较为明显的提高。模态加速度法可以用更少的模态获取较模态叠加法更高的精度。通过比较两种方法的计算时间,可以看出要达到相同计算精度,模态加速度法需要的计算时间更少。最后对基于PANDA平台的模态加速度法的谐响应修正分析模块开展了多核并行计算研究,结果表明对于数百万自由度模型,百核的并行计算效率可达30%以上,研发模块具备较好的并行可扩展性。本文所采用的模态加速度法通过添加修正项,弥补了传统模态叠加法的不足,减少了计算资源消耗,提升了计算精度,对现有的动力学体系和PANDA软件平台的研发起到了一定的推动作用。

关键词：模态加速度法模态叠加法模态分析谐响应分析 PANDA软件大规模并行计算

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基于模态叠加的复合材料烟囱风致振动响应分析

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玻璃钢／复合材料 2016年第4期 41-44页

作者：王启兴朱四荣王应军王洪武汉理工大学理学院工程结构与力学系武汉430070 苏州云白环境设备制造有限公司苏州215000

玻璃钢复合材料烟囱重量轻且具有良好的耐腐蚀性,它与钢外筒一起组成一种内外结合的新型复合材料烟囱结构,但在最新颁布的《烟囱设计规范》中没有涉及,目前没有该种结构的设计标准。由于钢外筒与玻璃钢内筒刚度的差异,造成计算与设计的... 详细信息

玻璃钢复合材料烟囱重量轻且具有良好的耐腐蚀性,它与钢外筒一起组成一种内外结合的新型复合材料烟囱结构,但在最新颁布的《烟囱设计规范》中没有涉及,目前没有该种结构的设计标准。由于钢外筒与玻璃钢内筒刚度的差异,造成计算与设计的困难。而风载是烟囱等高耸结构的主要载荷之一,其响应是结构设计的主要依据。建立了钢-玻璃钢内外筒结构的精细有限元模型,应用模态叠加法,针对这种新型烟囱在顺风向脉动风作用下的响应进行了分析,得到了烟囱结构的随机振动响应,为这种新型复合材料烟囱结构的抗风设计提出了有效的方法。

关键词：复合材料烟囱风致振动模态叠加法有限元法

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舵翼结构对水下航行器尾部振动声辐射的影响

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振动与冲击 2006年第5期25卷 102-105页

作者：张丹才章艺童宗鹏华宏星中船重工集团第719所武汉430074 上海交通大学振动冲击和噪声国家重点实验室上海200030

针对带有舵翼的水下航行器尾部结构模型,研究舵翼对水下航行器尾部的振动及声辐射的影响。利用有限元和直接边界元法求解模型在流体中的动态特性。其计算步骤共分为四步:1.利用有限元方法对模型进行划分,并得到模型的“干”模态参数;2.... 详细信息

针对带有舵翼的水下航行器尾部结构模型,研究舵翼对水下航行器尾部的振动及声辐射的影响。利用有限元和直接边界元法求解模型在流体中的动态特性。其计算步骤共分为四步:1.利用有限元方法对模型进行划分,并得到模型的“干”模态参数;2.根据上一步得到的结果,利用有限元和直接边界元的混合方法得到模型浸没在流体中的“湿”模态参数;3.将得到的“湿”模态参数进行模态叠加获得模型在内部激励下的响应;4.根据模型表面的位移和速度得到周围流场的声压分布。结果显示舵翼结构与周围流体的相互作用很大,改变其尺寸和刚度会使得模型的声压发生很大的变化,同时流固耦合现象的存在使得模型在水中的频率明显下降,并且模态阶数的顺序也发生了改变。

关键词：振动直接边界元法模态叠加法声辐射

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YT4135Z柴油机机体动态响应分析

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内燃机工程 2005年第2期26卷 58-61页

作者：晋兵营李冠峰熊本俊唐豫桂河南农业大学郑州450002

应用有限元动态响应分析技术,对YT4135Z柴油机机体的动态特性进行了研究。在I DEAS9. 0软件平台上建立了YT4135Z柴油机机体的三维实体模型,并对其进行了合理的简化,选用四面体单元对机体三维实体模型进行了网格划分,建立了机体的有限元... 详细信息

应用有限元动态响应分析技术,对YT4135Z柴油机机体的动态特性进行了研究。在I DEAS9. 0软件平台上建立了YT4135Z柴油机机体的三维实体模型,并对其进行了合理的简化,选用四面体单元对机体三维实体模型进行了网格划分,建立了机体的有限元模型。采用工程上常用的Lanczos法计算出机体约束模态的固有频率和振型。在此基础上,考虑柴油机在稳态工作状况下,以气缸燃气压力、活塞连杆机构运动的惯性力和活塞侧压力等为主要因素,确定机体所受的激励力,利用模态叠加法对YT4135Z柴油机机体进行了动态响应分析计算。

关键词：内燃机柴油机机体有限元模态叠加法动态响应分析

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大跨度拱桥地震反应分析中阻尼模型的讨论

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振动与冲击 2009年第5期28卷 22-26页

作者：楼梦麟张静同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

以某跨度420m的钢管拱桥为例,通过时域数值计算,分析了Rayleigh阻尼和Caughey阻尼两种阻尼模型下拱桥地震反应在的特点与区别,并同结构地震波响应的真实解进行了比较,讨论了不同阻尼模型的适用范围及有效性。文中最后提出了运用柯西阻... 详细信息

以某跨度420m的钢管拱桥为例,通过时域数值计算,分析了Rayleigh阻尼和Caughey阻尼两种阻尼模型下拱桥地震反应在的特点与区别,并同结构地震波响应的真实解进行了比较,讨论了不同阻尼模型的适用范围及有效性。文中最后提出了运用柯西阻尼时需要注意的问题。

关键词：比例阻尼柯西阻尼模态叠加法地震反应阻尼特性

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固体火箭自由运行状态截面弯矩识别方法

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宇航学报 2010年第7期31卷 1706-1710页

作者：尹云玉北京临近空间飞行器系统工程研究所北京100076

首先对固体火箭自由运行状态得到的低频振动数据进行两次积分得到位移参数,进而利用模态叠加原理求解各阶广义坐标,再根据模态弯矩来识别截面横向响应弯矩,给出了识别结果。识别结果与截面弯矩测量结果接近,说明本文提出的方法对自由运... 详细信息

首先对固体火箭自由运行状态得到的低频振动数据进行两次积分得到位移参数,进而利用模态叠加原理求解各阶广义坐标,再根据模态弯矩来识别截面横向响应弯矩,给出了识别结果。识别结果与截面弯矩测量结果接近,说明本文提出的方法对自由运行状态的固体火箭截面横向载荷的评估及设计具有重要的参考意义。

关键词：固体火箭载荷识别模态叠加法

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变质量梁的自适应Newmark法

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北京航空航天大学学报 2014年第6期40卷 829-833页

作者：王宇楠邢誉峰北京航空航天大学固体力学研究所北京100191

用变质量梁来模拟推进剂减少的液体火箭.先以一弹簧-变质量小球系统为例,用其求解结果与解析解进行比较.再以时不变的简支梁为算例,确定多自由度系统下与结构动特性协同的自适应Newmark方法中的参数选取.最后用时变的简支梁模型模拟贮... 详细信息

用变质量梁来模拟推进剂减少的液体火箭.先以一弹簧-变质量小球系统为例,用其求解结果与解析解进行比较.再以时不变的简支梁为算例,确定多自由度系统下与结构动特性协同的自适应Newmark方法中的参数选取.最后用时变的简支梁模型模拟贮箱质量的实际变化方式,运用与结构动特性协同的自适应Newmark方法、模态叠加法、Newmark平均加速度方法(NMA法)和Fox-Goodwin方法(NMF法)对其求解.比较结果证明自适应Newmark算法对于时变系统的适用性,尤其具有高精度特性.

关键词： Newmark方法自适应相位误差变质量模态叠加法

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内齿行星齿轮机构的弹性动力学仿真

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上海交通大学学报 2003年第1期37卷 80-83,87页

作者：杨建明张策林忠钦陈关龙来新民上海交通大学机械与动力工程学院天津大学机械工程学院天津300072

建立了内齿行星齿轮传动运动副及零件的弹性变形协调条件和弹性动力学分析方程 .利用模态叠加法和封闭算法对动力学方程进行了仿真 ,仿真中对截断模态对系统动力学响应的影响进行了拟静态修正 ,计算了机构中输入轴行星轴承、输入轴箱体... 详细信息

建立了内齿行星齿轮传动运动副及零件的弹性变形协调条件和弹性动力学分析方程 .利用模态叠加法和封闭算法对动力学方程进行了仿真 ,仿真中对截断模态对系统动力学响应的影响进行了拟静态修正 ,计算了机构中输入轴行星轴承、输入轴箱体支承轴承、支承轴行星轴承和支承轴箱体支承轴承的载荷 ,以及在两个所谓“死点位置”的载荷 .结果表明 ,在这两个位置 ,轴承载荷并不很高 ,即“死点冲击”并不存在 .

关键词：内齿行星齿轮机构弹性变形模态叠加法封闭算法弹性动力学仿真截断模态

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