基于迭代RMSE法的约束阻尼板动力特性分析

忽略约束阻尼结构阻尼层黏弹性材料虚刚度及参数频变特性会对计算该结构模态损耗因子带来误差.本文在修正模态应变能法（RMSE法）的基础上，结合迭代算法，分析了黏弹性材料虚刚度及参数频变特性对约束阻尼板的振型、固有频率和模态损耗因子的影响，探讨了约束阻尼板阻尼层厚度和约束层厚度对结构模态损耗因子的影响规律.分析结果表明：本文方法计算的固有频率和模态损耗因子与相关文献中的试验实测值吻合良好；不考虑黏弹性材料参数频变特性，各阶模态振型形状基本不变，但部分振型的相位相反；阻尼层剪切模量直接影响到结构固有频率，忽略其频变特性会导致在低阶时计算结果偏大17.2%，高阶时偏小7.6%；低阶模态时，忽略黏弹性材料频变特性的模态损耗因子误差最大可到56.0%；约束阻尼板模态损耗因子随阻尼层厚度增加而增大，随约束层厚度增加先增大后减小.     

航空发动机多级叶盘-轴系统扭转耦合振动特性

针对多级叶盘转子结构, 考虑多级叶片弯曲变形和轴扭转变形耦合作用, 引入叶片离心刚化作用, 建立了包含多叶片、2级叶盘和轴的耦合振动模型; 应用哈密顿原理推导了多级叶盘-轴耦合振动微分方程组, 通过数值积分方法得到了系统质量矩阵与刚度矩阵, 进而求解出系统耦合模态; 研究了叶盘固有频率、叶片长度、叶盘间距、叶片扭转角对振动特征的影响。研究结果表明: 2级叶盘-轴系耦合振动包含3类耦合模态, 各阶模态频率以叶盘固有频率为边界相互分离; 叶片长度小于1 m时, 耦合第1、2阶频率受轴半径的影响较大, 叶片长度超过1 m后, 耦合第1、2阶频率受叶片长度的影响较大; 在系统转速为2 000 rad·s-1时, 在不同叶盘间距下, 耦合的3阶模态频率变化幅度分别降低5、3、7 Hz; 转速-频率曲线存在明显的频率转向特征, 叶片扭转角增加60°, 转向区域提高500 rad·s-1; 2级叶盘系统会产生不同于单级叶盘的耦合模态, 短叶片与长叶片均会对耦合频率产生显著影响; 叶片扭转角与叶盘间距的变化会使耦合区域移动, 从而降低可能发生的危险共振。      

基于变分模态分解和奇异值分解的结构模态参数识别方法

为了准确获得结构的固有频率、阻尼比与振型, 将变分模态分解与奇异值分解相结合, 提出一种新的结构模态参数识别方法; 基于已有时频参数识别方法, 根据测量的脉冲激励与加速度响应估计系统的频响函数, 对系统的频响函数进行反傅里叶变换得到脉冲响应函数; 对各测点的脉冲响应函数进行变分模态分解, 得到与结构固有频率对应的本征模态分量; 提取本征模态分量的固有频率, 利用与固有频率相近的本征模态分量作为行向量构造奇异值分解矩阵, 对所构矩阵做奇异值分解, 利用最大奇异值重构左、右奇异值向量, 识别结构的振型、固有频率和阻尼比; 通过四自由度质量-弹簧-阻尼模态仿真试验和车体横梁锤击模态试验, 验证了所提出的模态参数识别方法的有效性。研究结果表明: 在四自由度理论模型参数识别中, 系统固有频率和阻尼比的识别结果与理论计算结果的最大相对误差分别不超过0.025%和1.490%, 理论计算与识别的1~4阶振型的模态置信度分别为0.999、1.000、0.999和0.999;在车体横梁锤击模态试验中, 提出方法识别的固有频率和阻尼比与理论计算结果的最大相对误差分别不超过1.57%和1.47%, 且车体横梁的理论振型与识别振型趋势相同。可见, 提出的方法能有效识别结构的模态参数。      

基于最小修正量法的振系物理参数识别方法

在分析振型矩阵关于质量和刚度矩阵加权正交性的基础上,利用振动频率和振型数据识别系统物理参数的最小修正量,借助Lagrange乘子法,求解约束条件下的质量与刚度矩阵误差加权范数为最小的优化问题,提出了以实测模态参数为基准的振系物理参数识别的计算方法,推导了完整和非完整2种试验模态参数情形下的物理参数识别计算表达式,给出了迭代算法,并对4自由度系统进行了模态试验及数值分析.分析结果表明:刚度矩阵和质量矩阵与真值非常接近,最大误差分别为0.086%和0.34%,因此,提出的方法具有很高的可靠性.     

反应堆吊篮在空气和静水中的振动特性分析

采用流体结构耦合方法，用ANSYS程序对反应堆吊篮在空气和静水中的振动特性进行了研究．吊篮结构采用实体建模，流体结构采用fluid80单元模拟，并考虑水的附加质量对吊篮振动特性的影响．结果表明，在不同的约束条件下，吊篮在空气和静水中的前几阶固有频率都包含了梁式振动频率和壳式振动频率，环向扭转振动频率和轴向伸缩振动频率为吊篮的高阶频率；吊篮在空气中的振动频率比其在静水中相应的振动频率高．     

模态分析在轨道振动特性研究中的应用

本文首次将模态分析理论应用于轨道结构振动特性的研究中，介绍了轨道结构动力响应的振型叠加法，采用传递特性分析评价了轨道结构减振隔振的措施。通过落轴试验，测得轨道结构各部分的传递函数，然后应用传递函数模态分析法，获得了垂向振动的固有频率，主振型及阻尼比。研究结果表明，模态参数理论可简化轨道振动的理论分析；试验模态分析技术能探索轨道结构的固有振动特性；使最终实现轨道定量分析成为可能。     

汽车座椅骨架的数值模态分析与验证

基于有限元软件Hyperworks建立某汽车座椅骨架的有限元模型,对其进行自由模态分析,得到骨架的固有频率及模态振型。通过模态试验验证了有限元模型的可靠性,研究了蛇形弹簧的模拟方式,发现蛇形弹簧的预紧力对座椅蛇形弹簧部分振动影响较大,为汽车座椅有限元模型的后续分析提供了仿真方法和理论依据。     

含裂纹轴的试验模态分析

通过Cras4．0试验模态分析的方法，研究不同位置及不同深度的裂纹对光轴固有频率的影响，并获得前4阶固有频率及振型，绘制了频率、位置、裂纹深度分布图，得出与理论模态分析相一致的结论，为转子裂纹检测提供参考依据．     

集装箱码头桥吊结构特性的模态分析

振动是结构经常面对的问题之一,因此了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,将避免在使用中因共振因素造成不必要的损失.所谓的模态分析就是确定设计结构的振动特性,得到结构的固有频率和振型,对复杂结构进行准确的模态分析将对结构系统的振动特性分析、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据.用有限元法对关累码头桥吊结构进行了模态分析,得到了10阶模态,并挑选出关键模态,分析了其对结构的影响,最后结合该码头的实际情况,给出了其基本工况下的振动安全性评价.     

集装箱码头桥吊结构特性的模态分析

振动是结构经常面对的问题之一,因此了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,将避免在使用中因共振因素造成不必要的损失.所谓的模态分析就是确定设计结构的振动特性,得到结构的固有频率和振型,对复杂结构进行准确的模态分析将对结构系统的振动特性分析、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据.用有限元法对关累码头桥吊结构进行了模态分析,得到了10阶模态,并挑选出关键模态,分析了其对结构的影响,最后结合该码头的实际情况,给出了其基本工况下的振动安全性评价.     

基于ABAQUS的深海采矿扬矿管纵向振动性能

为了研究复杂阶梯状扬矿管在采矿船升沉运动和海流作用下的纵向振动特性，利用连续弹性杆振动理论，对5 000 m长扬矿管纵向振动性能进行分析. 首先，根据达朗贝尔原理建立扬矿管纵向振动数学模型，采用分离变量法推导管道固有频率方程；然后，进行振型的质量归一化处理；最后，利用ABAQUS软件建立扬矿管有限元模型，对管道的纵向动态响应进行研究. 研究结果表明:扬矿管的一阶纵向共振频率处于矿区海浪能量集中的频带内，随着中间矿仓质量的增加扬矿管固有频率减小，中间矿仓质量对高阶固有频率的影响更加明显；随着海浪频率的增加，纵向振幅、轴向力和轴向应力先增大后减小，并在一阶固有频率时达到峰值，其峰值分别发生在扬矿管5 000、0、1 000 m处；随着采矿船升沉幅值的增加，扬矿管的动态响应逐渐增大，当升沉幅值大于1.5 m时，扬矿管动态响应的增长速度变缓；扬矿管发生一阶纵向共振时，振动位移和轴向力先增大后作等幅稳态振荡；随着海水深度的增加，沿管长方向的振动幅值逐渐增大，振动平衡位置发生下移，振动响应时间发生延迟，同时轴向力和轴向应力逐渐减小，且轴向应力在每两级阶梯管间急剧变大.      

一类非等截面杆的纵向自由振动

研究一类变截面杆,其横截面积呈指数函数变化。经适当变换后,杆的纵向自由振动方程转换为退化的超几何方程,其解可以用Kummer函数来表示。得到了三种简单边界条件下的频率方程和振型函数。频率方程一般是超越方程,需要数值求解其固有频率。在特殊情形下。可以求得各阶固有频率。     

辅助索接地的简化索网-阻尼器系统的阻尼和频率

索网-阻尼器-接地辅助索系统的振动特性研究对于拉索减振问题具有重要的工程应用价值.本文建立了由2根水平拉索和1根锚固于桥面的辅助索组成的简化索网系统,将辅助索简化为线性弹簧单元,基于弦理论,由拉索锚固端的位移边界条件和阻尼器、辅助索安装位置处位移及力的连续条件,推导得索网系统的复特征值方程,并由此求得阻尼和频率的数值解.以3、4阶振动模态为例,讨论了弹簧刚度、安装位置对最大模态阻尼比、阻尼器的最优阻尼系数和相应振动频率的影响.研究结果表明,索网系统的各阶模态存在奇数阶和偶数阶两种模态,两种振动模态具有不同的振动特性.随着辅助索与桥面连接段刚度的增加,最大模态阻尼比可能的取值上限将增加至单索-阻尼器系统的最大模态阻尼比值的2.0~2.4倍,但辅助索可选择的优化安装区间则变得更为狭窄和分散.      

Parametric vibration and vibration reduction of cables in cable-stayed space latticed structure

Mechanical model and vibration equation of a cable in cable-stayed sparse latticed structure (CSLS) under external axial excitation were founded. Determination of the mass lumps and natural frequencies supplied by the space latticed structure (SLS) was analyzed. Multiple scales method (MSM) was introduced to analyze the characteristics of cable's parametric vibration, and the precise time-integration method (PTIM) was used to solve vibration equation. The vibration behavior of a cable is closely relative to the frequency ratio of the cable and SLS. The cable's parametric vibration caused by the external axial excitation easily occurs if the frequency ratio of the cable and SLS is in a certain range, and the cable's vibration amplitude varies greatly even if the initial disturbance supplied by SLS changes a little. Furthermore, the mechanical model and vibration equation of the composite cable system consisting of main cables and assistant cables were studied. The parametric analysis such as the pre-tension level and arrangement of the assistant cables was carried out. Due to the assistant cables, the single-cable vibration mode can be transferred to the global vibration mode, and the stiffness and damping of the cable system are enhanced. The natural frequencies of the composite cable system with the curve line arrangement of assistant cables are higher than those with the straight-line arrangement and the former is more effective than the latter on the cable's vibration suppression.     

地铁B型车车体静强度及模态计算

应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型,根据地铁车辆受力分析和危险程度,选择拖车(头车)作为计算、分析对象,确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准,计算了车体在整备状态下的车体静强度,分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明,地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求,车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低,一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz,以避开转向架的点头频率;减小结构质量的同时增大结构刚度,在满足车体强度要求下,可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的,并可进一步地减轻车体质量。     

铁道车辆联挂系统的振动分析

本文提出了对车辆联挂系统的振动分析方法,说明了生成振动系统的广义质量阵和广义刚度阵的过程,以及振动微分方程的求解方法.在此基础上编制了振动分析程序,可计算出多自由度振动系统的各阶自振频率及对应的振型.     

功能梯度输流管在弹性基体中的热弹性振动分析

为了研究嵌入弹性基体功能梯度输流管的流固耦合振动问题，首先根据欧拉梁模型理论推导得到功能梯度输流管道的振动控制方程，然后采用微分求积法对振动控制方程进行求解，最后根据计算结果详细讨论了材料组分的体积分数、温度、长细比及弹性基体的弹性系数对系统的固有频率及临界流速的影响. 研究结果表明:（1） 内部材料组分的体积分数增大会使系统的无量纲固有频率增大，临界流速减小（指数n由0增大到10，流速为0时的固有频率增大约13%，临界流速减小约6%）；（2） 随着温度的升高，系统的固有频率和其临界流速都会降低（长径比为100时，温度升高30 K，流速为0时的固有频率减小约4%，临界流速减小约14%），减小长径比会使得系统的固有频率明显下降（长径比为100、50和20时，系统的固有频率分别为160、41.1和11.87.）；（3） 系统的固有频率随着管道外径的增大而降低，管壁越薄变化越快，管壁越厚变化越慢（外径由0.1 m增大到0.11 m时，其固有频率的下降幅度约为外径由0.19 m增大到0.2 m时的100倍）；（4） 弹性基体弹性系数k增大会提高系统的固有频率（k增大3倍，系统的固有频率提高了约74%）.