检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2024年第13期43卷 333-340页

作者：肖宇刘景光邬旭辉常亮上海飞机设计研究院载荷部上海201210 强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

基于模态重分析技术,提出一种适合全局有限元模型(global finite element model, GFEM)的突风动响应高效计算方法。针对模型局部结构质量或刚度的细微变化,进行增量建模,充分利用现有构型结果,避免了传统分析中重复计算的步骤。对于质... 详细信息

基于模态重分析技术,提出一种适合全局有限元模型(global finite element model, GFEM)的突风动响应高效计算方法。针对模型局部结构质量或刚度的细微变化,进行增量建模,充分利用现有构型结果,避免了传统分析中重复计算的步骤。对于质量阵的变化,以已有构型模态向量为初始向量,通过迭代分析进行特征值求解,针对刚度阵的微小变化,特别引入Sherman-Morrison-Woodbury公式,实现刚度逆矩阵的增量分析,从而克服了大规模GFEM模型的特征值求解效率低的问题,最终建立了一套适合于工程应用的GFEM突风高效动响应分析方法。采用GTA模型进行了突风分析算法的验证,在此基础上,基于某模型机翼,对模态重分析算法在突风动响应分析中的应用进行了研究。结果表明,通过LU分解可避免保存稠密形式的刚度逆矩阵,通过合理的松弛因子和收敛阈值,可有效提升计算效率。

关键词：模态重分析全局有限元模型突风动响应 Sherman-Morrison-Woodbury公式

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Epsilon算法在结构模态重分析中的应用

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吉林大学学报（工学版） 2006年第4期36卷 447-450页

作者：吴晓明陈塑寰吉林大学机械科学与工程学院长春130022

基于Neumann级数和Epsilon算法,提出了一种模态重分析的新算法。在求解过程中,利用Neumann级数产生基向量,然后用Epsilon算法求出近似特征向量,最后用Rayleigh商分析,求出了修改后结构的近似特征值和特征向量。数值算例表明,所提出的算... 详细信息

基于Neumann级数和Epsilon算法,提出了一种模态重分析的新算法。在求解过程中,利用Neumann级数产生基向量,然后用Epsilon算法求出近似特征向量,最后用Rayleigh商分析,求出了修改后结构的近似特征值和特征向量。数值算例表明,所提出的算法比K irsch组合近似法精度更高,计算速度更快。

关键词：固体力学模态重分析结构参数 Epsilon算法 Neumann级数矩阵摄动

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基于Lanczos算法的模态重分析方法的研究与应用

基于Lanczos算法的模态重分析方法的研究与应用

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作者：刘丹湖南大学

学位级别：硕士

汽车行业是我国国民经济发展的支柱产业之一，它涵盖了几乎整个工业领域的相关内容，与人民的生产、生活密不可分。产品设计人员通过有限元分析手段能在汽车车身部件产品样件试制出来之前就对产品的机械性能有所了解，从而缩短产品的设... 详细信息

汽车行业是我国国民经济发展的支柱产业之一，它涵盖了几乎整个工业领域的相关内容，与人民的生产、生活密不可分。产品设计人员通过有限元分析手段能在汽车车身部件产品样件试制出来之前就对产品的机械性能有所了解，从而缩短产品的设计、开发周期。应用CAE方法对汽车各个总成结构进行优化设计，达到汽车零部件产品的材料最优利用、降低制造成本和整车质量，提高整车的经济效益。在结构优化中,经常要求对结构进行修改,如何快速准确地计算修改后结构的低阶特征值对于提高整个结构优化的效率非常重要。因此,为了提高整个结构优化设计的效率，加快优化设计的进程，研究快速重分析方法以减少模态重分析过程中的计算量是十分必要的，这也是本文的主要研究内容。针对模态重分析问题，本文提出了Lanczos算法、投影技术和缩减基相结合的方法，该方法同时具备了Lanczos向量快速收敛的优点和基于全局近似的缩减基向量的高精度，并将其与现有主流的重分析方法进行了对比分析。数值算例的结果也有力的验证了该方法确实求解精度高，具备处理计算规模大、拓扑修改变化量大的结构分析问题的潜力。把模态重分析算法应用到结构的拓扑优化设计中，可以有效减少优化过程中反复迭代所需要的时间。在汽车结构的概念设计阶段往往需要经过多轮设计才能获得最好的布局形式，因此，我们采用双向渐进结构优化方法(BESO)，通过逐渐从结构中删除材料，使结构频率逐渐向期望值移动。减少特定单元所引起的频率改变量的估计值是结构修改的主要依据。在体积条件的约束下，最大化车架和车门的第一阶固有频率以避免其与车上其他部件发生共振，更好地提高其动态特性。通过常用优化软件OptiStruct和数值算例的优化结果对比，表明基于Lanczos算法的重分析方法在结构频率优化中具有较大优势，在保证高精度的同时节省了求解时间。

关键词： Lanczos算法模态重分析拓扑优化灵敏度分析

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风力机叶片的模态重分析方法研究

风力机叶片的模态重分析方法研究

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中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）

作者：尹家聪陈璞北京大学工学院力学与空天技术系&湍流与复杂系统国家重点实验室

本文以某典型风力机叶片为例,在三维壳模型的有限元离散基础上,通过几种矩阵摄动方法考虑了叶片旋转时离心力引起的应力刚化和旋转软化效应对结构固有振动影响。算例表明,几种较新的矩阵摄动方法均可以较方便地实现风力机叶片模态重分... 详细信息

本文以某典型风力机叶片为例,在三维壳模型的有限元离散基础上,通过几种矩阵摄动方法考虑了叶片旋转时离心力引起的应力刚化和旋转软化效应对结构固有振动影响。算例表明,几种较新的矩阵摄动方法均可以较方便地实现风力机叶片模态重分析过程。矩阵摄动方法可以应用于风力机叶片设计中的振动计算。

关键词：风力机叶片有限元模态重分析矩阵摄动方法

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一种基于模态重分析的GFEM模型突风响应计算

一种基于模态重分析的GFEM模型突风响应计算

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第十五届全国结构振动与动力学学术研讨会暨第三届全国冲击及防护工程学术研讨会

作者：肖宇刘景光邬旭辉中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院载荷部

基于全局有限元(GFEM)模型开展突风动响应分析一直是型号设计的难题,主要在于GFEM模型自由度较多,同时突风计算工况复杂,导致难以逐一分析供结构设计参考。考虑到大量的突风工况分析需求,几乎都是由结构重量或刚度的细微变化引起的,为... 详细信息

基于全局有限元(GFEM)模型开展突风动响应分析一直是型号设计的难题,主要在于GFEM模型自由度较多,同时突风计算工况复杂,导致难以逐一分析供结构设计参考。考虑到大量的突风工况分析需求,几乎都是由结构重量或刚度的细微变化引起的,为此本文提出一种基于模态重分析的、适合GFEM突风动响应分析的加速计算方法。在基准构型的刚度阵及质量阵的基础上,通过特征响应的迭代分析进行增量求解,特别针对刚度阵的变化,引入Sherman-Morrison-woodbury公式实现刚度逆矩阵的增量分析,从而克服了大规模GFEM模型的特征值求解效率低的问题,最终建立了一套适合于工程应用的GFEM突风快速动响应方法。算例表明,对于本文CRM机翼模型的特征值求解,通过LU分解可避免保存稠密形式的刚度逆矩阵,通过合理的松弛因子和收敛阈值,可有效提升计算效率。

关键词：模态重分析全局有限元模型突风动响应 Sherman-Morrison-woodbury公式

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模态分析的自动多重子结构法与动力重分析研究

模态分析的自动多重子结构法与动力重分析研究

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作者：尹家聪北京大学

学位级别：博士

在结构优化设计与生产制造中,有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)是计算机辅助工程(Computei Aided:Engineeiing,CAE)的核心.有限元分析包含静力分析和动力分析两大部分.其中,求解结构振动特征值问题即模态分析不仅是整个有限元... 详细信息

在结构优化设计与生产制造中,有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)是计算机辅助工程(Computei Aided:Engineeiing,CAE)的核心.有限元分析包含静力分析和动力分析两大部分.其中,求解结构振动特征值问题即模态分析不仅是整个有限元分析中计算量最大的步骤,而且是其他结构动力分析的基础.固有模态(包括固有频率与固有振型)的计算效率与精度,直接影响着后续的动力分析的可行性与可靠性.　　随着:FEA在各类工业领域中的深入应用,工程界对模态分析算法的功能需求也不断拓展.目前亟待解决的问题主要有两大类:第一,大量模态的计算:典型的模态分析一般仅计算前几十阶模态作为动力分析的基础;然而,在汽车的振动-噪声分析中,在卫星、火箭、核装备等特殊结构的设计中,出于减震减噪或结构安全性的考虑通常需要计算数百甚至上千阶的模态.第二,模态重分析:在结构的CAE设计过程中,出于经济性或安全性的考虑还经常对结构设计进行小修改;此时,如何对修改后的结构进行快速模态重分析,以降低动力重分析的计算量也十分重要.　　本文基于自动多重子结构法(Automated Multi-Level Substructuring,AMLS)和几种模态重分析算法,分别对上述两个问题进行了探索性和应用性的研究.AMLS是一种新型的特征值问题解法,特别适合于求解大规模结构振动问题的大量特征值,目前已在汽车工业的振动-噪声分析中得到了广泛的应用.但是,AMLS尚不是一种完整的模态分析算法,其求解特征向量的计算方案、效率和精度等关键问题均未见详细报道.而已有的模态重分析算法则主要是针对结构“全局小修改”的方法,这些方法适用于哪些工程问题;对于结构“局部大修改”的模态重分析,能否用AMILS解决,都是值得研究的课题.本文的主要工作包括:　　1、研究了用标准AMLS算法计算近似特征向量的快速隐式计算方案,并指出如果不做任何改进,那么AMLS求得的近似特征向量精度较差,不能直接用于后续的动力分析.　　2、基于上述隐式计算方案,利用AMLS过程中计箨出的块对角刚度矩阵和各级子结构的约束模态,提出了一种AMLS一块子空间迭代算法(AMLS BlockSubspace Iteration Method,AMLS-BSIM),成功地将AMLS解得的近似特征值和近似特征向量的计算精度(在模态误差意义下)提高了数个量级,超过文献中对AMLS的已知改进,使得用AMLS快速求解大量高精度的模态并进行其他高精度的动力分析成为可能.3、利用陀螺特征值问题的线性化子空间迭代格式,以及特征向量的共轭特性,结合子空间迭代的幂加速技术,进一步将本文提出的AMLS-BSIM算法推广到了陀螺特征值问题中去.　　4、针对工程应用中高层建筑在考虑偶然偏心时的抗震重分析问题,本文研究了一种偏心结构的自动构建方案,并结合模态重分析的小参数展开法,提出了一种快速的动力重分析计算方案(Rayleigh Ritz Projection-Modal ResponseSpectrum Analysis,RRP-MRSA).与传统的近似方案等效扭矩法相比,RRP-MRSA不仅显著提高了计算精度,而且提高了计算效率.　　5、针对结构的局部大修改,提出了一种AMLS初剖分干预策略,初步探索了基于AMLS的模态重分析算法.

关键词：结构优化设计结构动力学结构振动特征值自动多重子结构法子空间迭代法模态重分析有限元

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基于层合板模态分析的重分析方法研究及其优化

基于层合板模态分析的重分析方法研究及其优化

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作者：李想成湖南大学

学位级别：硕士

复合材料凭借良好的性能使得其在汽车轻量化领域得到广泛应用,因此在汽车行业中备受青睐。复合材料层合板的设计及优化,涉及到反复的迭代修改。传统层合板结构设计中,每一次修改都需要进行完整的仿真计算,严重影响设计的效率。重分析是... 详细信息

复合材料凭借良好的性能使得其在汽车轻量化领域得到广泛应用,因此在汽车行业中备受青睐。复合材料层合板的设计及优化,涉及到反复的迭代修改。传统层合板结构设计中,每一次修改都需要进行完整的仿真计算,严重影响设计的效率。重分析是一种利用结构初始分析信息快速求解修改后结构响应的计算方法,在静态、动态、非线性等多个领域展示了计算效率的优势。但是,在复合材料层合板模态分析中,极少有关于重分析的研究。因此,本文针对层合板模态分析计算效率低的问题,将重分析方法扩展到复合材料模态分析问题中,实现快速求解层合板几何、铺层角度修改后的特征值和特征向量。本文的具体工作主要包括以下几个方面:（1）将带有移轴的组合近似法应用于传统有限元方法求解的层合板模态分析问题。在基于一阶剪切变形理论计算的层合板特征值问题中,带有移轴的组合近似法采用移轴技术,避免了求解过程中的因式分解,大幅降低了计算成本。同时具有相当高的计算精度,能够很好的处理层合板几何、铺层角度修改等问题。（2）针对基于等几何方法计算的复合材料模态问题,同样引入了重分析计算方法。相比于传统有限元方法,等几何方法对于几何模型的描述更加准确,实现了CAD/CAE一体化,提高了分析结果的精度。基于等几何分析的层合板全局及局部铺层角度修改的模态重分析问题,通过数值算例验证了带有移轴的组合近似法的有效性。（3）为了将层合板模态重分析方法计算效率的优势应用于实际,提出了重分析辅助元启发式优化算法。以粒子群算法为例,为了提高有限元求解的评估效率,将带有移轴的组合近似法作为一个快速求解器加入优化算法中,提出一种重分析辅助粒子群算法。该算法比原粒子群算法具有更高的计算效率。然后,开发了Matlab-Python-ABAQUS联合优化程序,使得所提优化算法能够在实际中得以应用。数值算例证明了所提算法能准确高效的实现层合板模态优化设计。

关键词：复合材料层合板模态重分析一阶剪切变形理论等几何分析元启发式优化算法

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概念车身框架结构参数化建模及模态分析研究

概念车身框架结构参数化建模及模态分析研究

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作者：耿博吉林大学

学位级别：硕士

概念设计阶段在整个汽车设计过程中起着至关重要的作用,车身结构概念设计质量的优劣关系到车身各种功能是否能正常发挥,它是完成整个车身开发设计的关键环节。有限元参数化建模是进行有限元分析的基础,有限元模型的精度对问题的求解和... 详细信息

概念设计阶段在整个汽车设计过程中起着至关重要的作用,车身结构概念设计质量的优劣关系到车身各种功能是否能正常发挥,它是完成整个车身开发设计的关键环节。有限元参数化建模是进行有限元分析的基础,有限元模型的精度对问题的求解和准确性有很大的影响。轿车车身模态特性分析是车身结构设计与研究的重要内容,模态频率和振型直接反映车身的动态特性,特别是车身前几阶模态频率的高低直接影响到其NVH性能。本文首先根据有限单元法的基本步骤以及单元推导过程编写有限元参数化模型建立的程序,在此基础上,建立有限元参数化模型,其次,编写概念车身CAE分析软件中的静力学分析程序,然后导入概念车身参数化模型,在弯曲与扭转工况下对模型进行静刚度分析。然后本文细致分析了模态分析的详细过程,尤其对其关键步骤中的数学模型的缩减与大型特征值问题的求解方法做了深入的研究。依据上述理论编写程序实现模态分析,并对建好的概念车身参数化模型进行模态分析,并利用成熟的商用有限元软件检验自主开发软件的计算结果,以及验证模型。最后研究了结构参数修改的模态重分析技术,重点研究了矩阵摄动法,编写结构参数修改的模态重分析程序,并用算例验证了矩阵摄动法的效率和精度。

关键词：概念设计参数化建模静刚度分析模态分析模态重分析

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结构拓扑修改的重分析理论

结构拓扑修改的重分析理论

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作者：黄诚吉林工业大学

学位级别：博士

布局优化设计解决结构系统的最优构造的选取问题,它构成了结构设计中最新的并且是发展最快的领域之一.在数学上和计算上最具有挑战性,而且它也是能够在经济上得到高回报的设计任务.在设计的过程中,经常会遇到两大问题:一个是设计灵敏度... 详细信息

布局优化设计解决结构系统的最优构造的选取问题,它构成了结构设计中最新的并且是发展最快的领域之一.在数学上和计算上最具有挑战性,而且它也是能够在经济上得到高回报的设计任务.在设计的过程中,经常会遇到两大问题:一个是设计灵敏度分析问题,另一个是修改后的快速重分析问题.在实际设计中,涉及到的结构修改大致可分为三类:拓扑修改、形状修改和参数修改.一般来说,结构拓扑设计可以极大地改进设计质量,就是说由拓扑设计带来的节约要比参数设计显著得多,所以拓扑修改的研究有很重要的实际意义.该文对结构拓扑修改和形状灵敏度的一些问题进行了研究,提出了有限元系统下拓扑修改的静力重分析方法和模态重分析方法.该文还讨论了结构特征值对边界形状灵敏度的屈曲载荷对约束位置的灵敏度.

关键词：结构修改拓扑修改组合近似法静力重分析模态重分析边界形状

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