检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机仿真 2014年第10期31卷 11-15,39页

作者：张超沈培辉吴群彪薛建锋南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室江苏南京210094

针对电磁轨道发射过程中存在的导轨的振动响应问题,将电磁轨道装置简化为固定在弹性支撑上的伯努利-欧拉梁,并将导轨受到的移动载荷简化为均布载荷与集中力的组合形式,建立导轨的通用动力学方程,运用模态叠加法求解得到了振动响应解析... 详细信息

针对电磁轨道发射过程中存在的导轨的振动响应问题,将电磁轨道装置简化为固定在弹性支撑上的伯努利-欧拉梁,并将导轨受到的移动载荷简化为均布载荷与集中力的组合形式,建立导轨的通用动力学方程,运用模态叠加法求解得到了振动响应解析解。借助参数化分析语言APDL,仿真不同速度的移动载荷作用下导轨的振动响应,与理论求解进行对比分析,验证了理论计算方法的可行性,并分析了系统的物理特性、结构参数等对临界速度及导轨挠度的影响。研究结果表明,临界速度时导轨的挠度变形最大。研究工作可为电磁轨道装置的结构设计提供参考。

关键词：电磁轨道装置振动响应模态叠加临界速度

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深水立管涡激振动响应和疲劳损伤分析

深水立管涡激振动响应和疲劳损伤分析

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作者：潘佳大连理工大学

学位级别：硕士

由于我国大量的石油和天然气资源蕴藏于深海,因此为了满足深海资源开采的需要,海洋立管的应用也从浅海逐渐向深海转移。在对立管进行分析时,不能忽视的是立管的涡激振动,立管与漩涡的流固耦合作用会导致立管发生响应振动和疲劳破坏,精... 详细信息

由于我国大量的石油和天然气资源蕴藏于深海,因此为了满足深海资源开采的需要,海洋立管的应用也从浅海逐渐向深海转移。在对立管进行分析时,不能忽视的是立管的涡激振动,立管与漩涡的流固耦合作用会导致立管发生响应振动和疲劳破坏,精确地估算立管的涡激振动响应和疲劳是一个重要且困难的问题。由于立管横向振动的涡激振动占百分之九十以上,本文针对深海立管简化后的梁模型和索模型,在横向方向上,进行了单自由度分析,主要工作为：立管的模态分析、立管激励模态识别和激励区域计算、立管水动力性能分析、立管响应分析和立管疲劳损伤预报。对立管模态进行了分析研究。根据是否考虑立管刚度,将立管简化成两端绞支的梁模型或者索模型,使用分离变量法推导了两种模型在连续质量密度和连续变化张力下的固有频率和模态振型公式。为了对理论的可靠性进行验证,将计算的模态分析结果与Shear7软件的计算的模态分析结果进行比较,二者的各阶模态的固有频率和模态振型结果几乎一致。在考虑非连续质量密度和非连续张力条件下,使用WKB近似分析了进行立管模型固有频率和模态振型计算的方法,验证后进行实际计算。对立管激励模态和激励区域进行了分析研究。通过比较各阶固有频率与最大、最小激励频率来确定立管的潜在激励模态阶数,在潜在激励模态阶数内,通过涡放频率和模态的固有频率相等的立管位置来决定立管的能量激励区域。立管在能量激励区域内受到升力的作用,在非能量激励区域内受到阻力的作用。通过验证,计算得到的参与振动的主要激励模态阶数与Shear7计算的一致。对立管水动力性能进行了分析研究。本文建立了非保守升力模型和保守升力模型,通过拟合给出了不同频率比下的升力系数与无量纲振幅比的函数关系。另外,本文根据折合速度的区别,给出了静水中、低折合速度下和高折合速度下的阻尼模型。根据能量平衡,推导出了无量纲振幅比的公式,使用迭代计算立管的横向响应幅值。并计算了选取不同参数的立管横向响应幅值。对立管响应分析和立管疲劳损伤进行了预报。使用模态叠加法推导出了立管的响应计算公式,使应力范围分布符合Rayleigh分布,进行疲劳损伤预测。对不同条件的两个立管模型进行了响应和疲劳分析。接着,通过改变流速、内部流体、立管外径、截止系数等参数,对立管进行了参数敏感性分析,并计算了立管的拖曳放大系数。

关键词：深水立管涡激振动模态叠加响应疲劳损伤

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考虑几何刚度的柔性太阳翼热诱发振动研究

考虑几何刚度的柔性太阳翼热诱发振动研究

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作者：耿盛韦南京航空航天大学

学位级别：硕士

柔性太阳翼主要由刚性中央桅杆,柔性阵面和上下箱体组成,其优点是质量轻,折叠效率高,但一般柔性太阳翼的尺寸大,刚柔耦合,收放和调节机构也相对复杂,因此设计和计算也更为复杂。空间站在轨运行期间,会周期性地进出地球阴影区和日照区,... 详细信息

柔性太阳翼主要由刚性中央桅杆,柔性阵面和上下箱体组成,其优点是质量轻,折叠效率高,但一般柔性太阳翼的尺寸大,刚柔耦合,收放和调节机构也相对复杂,因此设计和计算也更为复杂。空间站在轨运行期间,会周期性地进出地球阴影区和日照区,使太阳翼上产生周期性的温度变化,同时由于中央桅杆结构的自遮挡效应,结构上将产生周期性变化的热应力,引起结构的热诱振动。柔性太阳翼属于大挠性空间结构,柔性阵面无刚框,需作用张紧力维持阵面刚度,从而引起几何刚度,增加计算分析的难度。本文以某型空间站柔性太阳翼为研究对象,使用商用有限元软件ABAQUS建立全结构有限元模型,对结构的热诱发振动进行研究;首先,分别建立刚性中央桅杆、柔性阵面和全结构的有限元模型,根据固有模态的计算结果,研究几何刚度对结构各部分动力学特性的影响,并分析结构的典型模态;然后依据合理假设,使用修正的模态叠加法计算全结构在轨飞行过程中热诱发振动响应,定量分析振动量级,并对计算结果进行傅里叶变换,研究振动的幅频特性;为研究张紧力大小、张紧绳数量和张紧弹簧刚度三个结构参数对振动特性的影响,采用控制变量法,计算三个参数在不同取值下的结构模态、振动响应和阵面应力,并对计算结果进行定性分析。本文的计算结果可以为柔性太阳翼的在轨的安全性、可靠性评估提供参考,并对后期的结构改型设计提供理论依据。

关键词：柔性太阳翼几何刚度有限元热诱发振动模态叠加结构参数

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列车车轮振动噪声预测与控制研究

列车车轮振动噪声预测与控制研究

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作者：黄青青上海交通大学

学位级别：硕士

轨道交通是当今世界各国普遍采用的交通运输方式之一,轨道交通与公路交通相比,具有速度高,运能大,能耗低,污染轻,占地少和安全性好等诸多优点,在经济发展中起到了不可忽视的作用。但是轨道交通存在噪声污染问题,轨道交通噪声中轮轨滚动... 详细信息

轨道交通是当今世界各国普遍采用的交通运输方式之一,轨道交通与公路交通相比,具有速度高,运能大,能耗低,污染轻,占地少和安全性好等诸多优点,在经济发展中起到了不可忽视的作用。但是轨道交通存在噪声污染问题,轨道交通噪声中轮轨滚动噪声是主要的噪声源,其中车轮振动辐射的噪声又是重要的噪声源,降低车轮的振动及噪声辐射是降低轨道交通噪声的一种有效措施。因此本文对车轮的振动及声辐射特性进行了针对性研究。本文利用有限元和边界元的方法对列车车轮振动辐射噪声展开了以下研究: (1)建立了更加高效的车轮有限元模型——车轮轴对称模型;研究了车轮的振动模态,提高了计算效率。与三维模型相比,车轮轴对称模型单元数骤降,计算效率剧增,精度不减。研究结果表明车轮的振动模态分为轴向模态和径向模态,可以按节径数进行分类,径向模态可以用节径数n表示,轴向模态可以用节径数n和节圆数m来表示。 (2)阐述了模态辐射效率的概念,研究了车轮振动的模态辐射效率。模态辐射效率是结构固有辐射特性的描述,反映了结构振动模态的辐射能力大小,与激励力无关。将模态分析的结果作为边界条件,应用边界元方法分析计算了车轮在50-6000Hz的频率范围的振动模态辐射效率,为预测车轮的噪声辐射奠定基础。 (3)提出了一种新的方法预测车轮振动的辐射噪声——基于模态辐射效率计算车轮的辐射噪声。从有限元模态分析入手,阐述了振型叠加法的基本理论,给出了振型参与因子的求解过程,根据振型叠加得到车轮的频率响应函数;用模态分析方法计算车轮在模态坐标下的振动速度响应,然后根据车轮的振动模态声辐射效率计算出各阶振动模态的声辐射功率,进行迭加后便得到车轮声辐射总功率,开发出了计算程序;采用了静止车轮模型和转动车轮模型,并用该程序分别计算了车轮振动的声辐射;这种方法只需要知道车轮的固有辐射特性(模态结果及实测的各阶模态阻尼比)即可预测出车轮的声辐射总功率,可以方便地研究车轮在不同激励下的声辐射,具有很好的通用性。 (4)研究了约束阻尼车轮的降噪特性。分析了约束阻尼车轮表面阻尼处理设计的影响要素,通过开发的程序对影响要素进行对比分析,弄清楚了各要素对降噪效果的影响,最后给出了一组较好的设计方案。

关键词：车轮噪声轴对称模态(振型) 模态辐射效率模态叠加约束阻尼

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基于分布式光纤传感器的变形监测与应变场重构方法研究

基于分布式光纤传感器的变形监测与应变场重构方法研究

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作者：司亚文南京航空航天大学

学位级别：硕士

航空航天结构在长期服役的过程中,受恶劣环境的影响易发生损伤,从而导致飞行器安全性能的下降。变形和应变信息是评价飞行器结构健康状态的重要依据。因此,针对飞行器结构展开变形监测和应变场重构具有重要意义。为此,本文提出了一种基... 详细信息

航空航天结构在长期服役的过程中,受恶劣环境的影响易发生损伤,从而导致飞行器安全性能的下降。变形和应变信息是评价飞行器结构健康状态的重要依据。因此,针对飞行器结构展开变形监测和应变场重构具有重要意义。为此,本文提出了一种基于分布式光纤光栅传感器的结构变形监测与应变场重构技术,能够提升飞行器结构健康监测能力,保障飞行器服役期间的安全性和可靠性。本文的主要研究工作包括以下几个方面:首先,针对类似运载火箭壳体的大长径比管状结构特点,分别研究了基于坐标变换原理的变形算法和基于切角递推原理的变形算法。借助ANSYS数值模拟方法,验证了两种变形算法的可行性。其次,构建了基于分布式光纤光栅传感器的大长径比管状结构变形监测系统,开发了基于图形化软件LabVIEW的管状结构变形监测可视化程序。通过比较分布式光纤变形监测系统重构出的变形量和激光位移传感器直接测量的位移量,实验验证了两种变形算法的可行性,并给出了重构误差影响因素。再次,针对机翼结构变形监测需求,研究了基于模态叠加原理的变形监测算法。采用有限元分析方法,分析了铝合金板的应变模态和位移模态。在此基础上,构建了基于光纤光栅传感器的单边固支铝合金板变形监测系统,根据光纤所测结构关键区域应变信息和结构位移应变转化关系,重构出铝合金板的位移场。最后,提出了基于模态叠加原理的柔性薄板结构应变场重构算法。采用数值模拟的方法验证了算法应用于单边固支铝合金板和四边固支复合材料板的可行性。构建了基于分布式光纤传感器的铝合金板应变场重构系统,实现了不同加载方式下铝合金板的应变场重构。

关键词：光纤光栅管状结构模态叠加变形监测应变场重构

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移动载荷作用下组合正交异性板动力响应分析

移动载荷作用下组合正交异性板动力响应分析

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作者：孙涛天津大学

学位级别：硕士

组合正交异性板材(也称为夹心板)作为一种轻质材料，具有强度高、重量轻等优点，鉴于其对减轻器材重量、增加机动性能有很大优越性，组合正交异性板作为甲板材料，被广泛应用于军事浮桥装备以及大型海上浮式结构物中。为保证上述两种结... 详细信息

组合正交异性板材(也称为夹心板)作为一种轻质材料，具有强度高、重量轻等优点，鉴于其对减轻器材重量、增加机动性能有很大优越性，组合正交异性板作为甲板材料，被广泛应用于军事浮桥装备以及大型海上浮式结构物中。为保证上述两种结构物甲板的设计和使用的经济、安全，必须针对组合正交异性板在移动式载荷作用下的动力响应问题提出精确、简便的计算方法。\n 本论文以桁架式铝合金材质组合正交异性板为研究对象，基于组合正交异性板的小变形理论，利用七个弹性常量将组合正交异性板等效为二维连续正交各向异性厚板；考虑板的瞬时内力平衡、惯量、惯性矩以及剪力对中厚板弯曲的影响，建立了中厚度组合正交异性板的动力微分控制方程，采用分离变量法以及哈密顿原理，建立求解四周简支正交异性板的固有频率及模态系数的模型，并以此为基础建立计及移动载荷质量、具有时变系数的组合正交异性板动力响应微分方程式，最终，建立基于龙格库塔方法求解常系数微分方程式的数值计算模型。\n 本论文给出大量具体实例，通过利用Matlab编程计算，得出几种不同情况下组合正交异性板中点位移以及移动载荷运动到板1/2跨距时的位移，讨论了移动载荷质量惯性力、载荷移动速度、组合正交异性板的长宽尺寸对组合正交异性板动力位移的影响。通过与Ansys有限元的计算结果进行对比、校核，结果表明该方法计算简便，并可满足实际工程的精度需要。

关键词：组合正交异性板材移动式载荷动力响应模态叠加

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基于最小二乘法的预应力混凝土简支梁现存预应力识别

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2021年第5期42卷 34-37页

作者：陈震仝瑶陈璐李晓克赵顺波华北水利水电大学土木与交通学院河南郑州450045 中国建筑第七工程局有限公司河南郑州450004

预应力技术被广泛应用于桥梁工程,由于预应力钢筋不可避免地出现应力损失,其在服役期间的现存预应力值往往很难获得。通过建立外部集中荷载作用下预应力简支梁动力方程,基于模态叠加原理,提出采用最小二乘法求解动力方程,进而求出梁内... 详细信息

预应力技术被广泛应用于桥梁工程,由于预应力钢筋不可避免地出现应力损失,其在服役期间的现存预应力值往往很难获得。通过建立外部集中荷载作用下预应力简支梁动力方程,基于模态叠加原理,提出采用最小二乘法求解动力方程,进而求出梁内现存预应力值。研究方法可为获取预应力混凝土简支梁现存预应力提供新思路,研究结论可为预应力桥梁设计与维护提供参考。

关键词：简支梁预应力识别模态叠加最小二乘法噪声

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埋植元件的复合材料结构变形监测技术研究

埋植元件的复合材料结构变形监测技术研究

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作者：杨坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文所述结构变形监测技术,是指通过将传感系统埋入或粘贴在主体结构中,并结合信号处理技术,实现对结构变形状态的感知和预报的一种变形监测方法。该方法使得传统的离线、静态、被动的结构分析方法转变为一种在线、实时、主动的结构分... 详细信息

本文所述结构变形监测技术,是指通过将传感系统埋入或粘贴在主体结构中,并结合信号处理技术,实现对结构变形状态的感知和预报的一种变形监测方法。该方法使得传统的离线、静态、被动的结构分析方法转变为一种在线、实时、主动的结构分析方法,从而为了解和控制结构的状态,分析结构的安全性、可靠性等内容提供有力的参考。其研究目的在于通过一种基于应变测试数据的模态转换方法得到结构的位移变形信息,该方法在结构的位移变形信息无法或者不便直接测得的情况下十分有用,尤其是在结构载荷未知的情形。本文围绕构建变形监测系统这一目标,具体讨论了基于模态叠加理论和应变测试数据的结构变形重构方法,给出了相应的三种理论模型和修正模型及其适用范围,研究了结构变形重构的有限元仿真分析方法及实验验证方法,提出了相应的评价方法。并具体分析了埋植元件的复合材料结构的变形重构问题,建立了相应的有限元模型和实验模型,通过有限元模态分析和实验测试,获得试件位移模态、应变模态、位移数据和应变数据,从而藉由本文所述方法建立了所研究试件的变形重构模型,并用其具体分析了试件在静力载荷作用下的变形重构问题,同时给出了相应的试件变形重构效果评价结果。另外,需要指出的是,本文重点在于构建基于模态理论和应变测试数据的结构变形监测理论方法、有限元仿真分析方法和实验实现方法,研究过程中并未对有限元仿真分析结果和实验分析结果的一致性做深入研究。综上,本文研究表明,实验条件下,通过本文所述方法重构的结构变形与直接测试得到的结构变形具有良好的吻合度。

关键词：结构变形监测变形重构模态叠加埋植元件复合材料结构

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矩形管道内声源识别技术研究

矩形管道内声源识别技术研究

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作者：陆宇合肥工业大学

学位级别：硕士

日常生活中常常会遇到声源位于矩形管道这样的非自由场中,例如空调外机中的换热风扇、电脑主机中的散射风扇等,这些声源所产生的噪声不仅会影响人们的生活环境,而且会降低机器的使用寿命,因此通过低噪声设计降低矩形管道内声源所产生的... 详细信息

日常生活中常常会遇到声源位于矩形管道这样的非自由场中,例如空调外机中的换热风扇、电脑主机中的散射风扇等,这些声源所产生的噪声不仅会影响人们的生活环境,而且会降低机器的使用寿命,因此通过低噪声设计降低矩形管道内声源所产生的噪声具有实际工程意义,而声源识别可为机械产品的低噪声设计提供重要的理论指导。目前存在的声源识别技术主要有波束形成以及近场声全息,因此本课题基于这两种技术开展矩形管道内的噪声源识别研究,具体研究内容如下:首先针对现有波束形成技术主要用于圆形管道内声源识别,提出基于波束形成的矩形管道内声源识别方法。首先分析了无限长矩形管道内声波传播规律,得到包含壁面反射的格林函数;随后以包含壁面反射的格林函数作为波束形成的导向矢量,开展了矩形管道中常规波束形成算法以及反卷积成像算法研究;最后通过数值仿真和实验分析验证了所提波束形成识别矩形管道内声源的有效性。其次针对矩形管道内波束形成技术只能识别出中高频声源并且无法预测声场的不足,提出了基于模态叠加法的矩形管道内声源识别方法。首先介绍了矩形管道内模态叠加法的基本原理与特点,该方法通过远场传声器阵列测量的声压先反求出传播模态幅值,然后从近场阵列测得的声压中减去传播模态的贡献声压,获得倏逝模态的贡献声压,进一步反求出倏逝模态幅值;接着利用求解的模态幅值预测声场或计算声源面附近的声压来识别声源;为了获得最佳的预测和识别效果,讨论了模态阶数的截取对预测和识别结果的影响;最后通过数值仿真与实验分析验证了模态叠加法的有效性及其优势。最后针对矩形管道内模态叠加法识别精度低、无法获得具体的噪声源特性的缺点,提出了基于等效源法的矩形管道内声源识别方法。首先介绍了等效源法的基本原理,然后构建各测点声压与等效源强之间的传递矩阵,根据传声器阵列测量的声压反求出等效源强,然后利用求解的等效源强进行声源识别和声场预测;最后通过数值仿真与实验分析进一步验证了所提方法的有效性及其优势。

关键词：声源识别波束形成模态叠加等效源矩形管道

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基于光纤光栅传感的薄板结构冲击定位及损伤识别研究

基于光纤光栅传感的薄板结构冲击定位及损伤识别研究

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作者：丁洋洋武汉理工大学

学位级别：硕士

金属薄板件被广泛的作为承载结构应用于各种工程领域,然而当薄板结构遭受外物碰撞时,其冲击极易造成金属结构内部破坏,对结构的安全运行带来隐患,甚至可能使整个系统存在突发性或灾难性失效的危险。因此,冲击位置的在线识别与结构损伤... 详细信息

金属薄板件被广泛的作为承载结构应用于各种工程领域,然而当薄板结构遭受外物碰撞时,其冲击极易造成金属结构内部破坏,对结构的安全运行带来隐患,甚至可能使整个系统存在突发性或灾难性失效的危险。因此,冲击位置的在线识别与结构损伤的实时监测对机械工程系统的安全运行至关重要。在本文中首先通过对结构受到冲击时的响应机理研究,揭示了不同冲击位置与结构振动模态常数之间的变化规律。然后,基于模态叠加理论建立了结构在受到冲击后的理论响应模型,提取了结构各个位置受冲击后响应信号的模态常数,通过k-均值聚类法建立多个聚类中心,形成基于模态常数的匹配数据库。最后,通过冲击实验验证了基于模态常数定位冲击位置方法的可行性。同时根据冲击造成的裂纹损伤会导致应变模态振型在相同位置发生局部变化的规律,提出了基于应变模态振型的结构损伤辨识方法。本文的主要研究工作如下:1.基于有理分式多项式与传递率法融合的运行模态识别方法研究。首先根据环境激励或正常运行下任意输出点的动态应变响应计算功率谱密度函数,利用基于有理分式多项式方法估计分母多项式的根(即系统固有频率),同时提取出各阶模态对应的模态常数。然后,利用传递率法和系统极点的相关知识,通过输出响应便可提取出系统任意阶应变模态振型。为薄板结构冲击位置的识别和冲击损伤的监测提供了理论基础。2.基于模态常数的薄板结构冲击位置识别研究。本文以一维结构(连续梁结构)和二维结构(弹性薄板结构)为研究对象,基于模态振型的正交性和模态叠加法建立了其受到外界冲击后响应的数学模型,得到两种结构受到冲击后各个FBG传感器处的全结构冲击的理论响应,通过k-均值聚类法建立多个聚类中心,形成模态常数数据库。搭建了两种结构模态分析及冲击定位的测试实验平台,通过力锤敲击实验,证明了本文提出的冲击定位方法具有良好的定位识别效果。3.基于应变振型的薄板冲击损伤研究。首先基于基尔霍夫薄板理论建立了板结构健康态及损伤态的动力学模型。利用振动理论与摄动理论分别对两种状态下的模态参数进行求解,根据解析结果分析了两种状态下的应变振型参数变化规律,验证了基于应变振型变化的板结构冲击损伤在线检测方法的正确性。然后依据相应仿真软件对该模型进行了理论模态分析,将仿真结果与解析结果相对比验证了解析模型的正确性;最后通过对搭建的板结构冲击检测实验平台进行单点损伤检测实验,证明了本文提出的冲击损伤识别方法具有良好的损伤辨识效果。

关键词：冲击定位损伤辨识薄板结构模态常数模态叠加

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