一维弹性结构在理想流体中的模态特性研究

为研究一维弹性结构在理想流体中的模态特性,建立了流固耦合振动模型。基于流体无旋、无粘不可压缩的假设,求解流体域内的速度势,根据流场分析得到水压力,将脉动水压力加载在结构表面,得到结构在水中的振动方程,并利用瑞利-利兹法求解得到圆柱梁在水中振动的固有频率和振型。在此基础上,基于应变测试对水池中的悬臂梁结构进行了模态识别,实验结果与计算结果相当吻合。研究发现,由于附连水质量的影响,弹性结构在水中的固有频率低于其在空气中的,其振型与空气中的形状基本一致,但其节点会向自由端偏移。     

海洋立管悬挂状态的固有频率和振型

文章把悬挂状态的立管简化为一端固定一端自由的梁模型,考虑截面性质和有效张力及质量的变化,其控制方程为变系数的四阶偏微分方程,运用微分变换方法推导了固有频率和振型的数值计算方法。通过数值算例验证了文中方法的有效性,考察了收敛速度的变化情况,讨论了立管末端的悬挂器具对固有频率和振型的影响,并结合工程实际,给出了若干海况下立管悬挂状态时在飞溅区的共振区域。     

Sensitivity analysis and dynamic modification of modal parameter in mechanical transmission system

Sensitivity analysis is one of the effective methods in the dynamic modification. The sensitivity of the modal parameters such as the natural frequencies and mode shapes in undamped free vibration of mechanical transmission system is analyzed in this paper. In particular,the sensitivities of the modal parameters to physical parameters of shaft system such as the inertia and stiffness are given. A calculation formula for dynamic modification is presented based on the analysis of modal parameter. With a mechanical transmission system as an example, the sensitivities of natural frequencies and modes shape are calculated and analyzed. Furthermore, the dynamic modification is also carried out and a good result is obtained.     

Free transverse vibration analysis of an underwater launcher based on fluid-structure interaction

A pneumatic launcher is theoretically investigated to study its natural transverse vibration in water. Considering the mass effect of the sealing cover, the launcher is simplified as a uniform cantilever beam with a top point mass. By introducing the boundary and continuity conditions into the motion equation, the natural frequency equation and the mode shape function are derived. An iterative calculation method for added mass is also presented using the velocity potential function to account for the mass effect of the fluid on the launcher. The first 2 order natural frequencies and mode shapes are discussed in external flow fields and both external and internal flow fields. The results show good agreement with both natural frequencies and mode shapes between the theoretical analysis and the FEM studies. Also, the added mass is found to decrease with the increase of the mode shape orders of the launcher. And because of the larger added mass in both the external and internal flow fields than that in only the external flow field, the corresponding natural frequencies of the former are relatively smaller.     

某水下发射装置自由弯曲振动的流固耦合分析(英文)

A pneumatic launcher is theoretically investigated to study its natural transverse vibration in water. Considering the mass effect of the sealing cover, the launcher is simplified as a uniform cantilever beam with a top point mass. By introducing the boundary and continuity conditions into the motion equation, the natural frequency equation and the mode shape function are derived. An iterative calculation method for added mass is also presented using the velocity potential function to account for the mass effect of the fluid on the launcher. The first 2 order natural frequencies and mode shapes are discussed in external flow fields and both external and internal flow fields. The results show good agreement with both natural frequencies and mode shapes between the theoretical analysis and the FEM studies. Also, the added mass is found to decrease with the increase of the mode shape orders of the launcher.And because of the larger added mass in both the external and internal flow fields than that in only the external flow field, the corresponding natural frequencies of the former are relatively smaller.     

含裂纹梁自由振动分析

研究了含常开裂纹矩形截面梁的自由振动问题.通过一计及裂纹对梁局部柔度影响的无质量扭簧模拟裂纹所在截面,建立起与含裂纹梁等效的力学模型;基于完整梁自由振动方程的基本解,推导出含裂纹梁的传递矩阵;以简支梁和悬臂梁为例,结合具体的边界条件,导出它们相应的频率方程.基于泰勒展开,给出了求解该频率方程的一种迭代算法.该文的方法能够简便地计算含裂纹梁的固有频率.     

整体上具有间断质量与刚度变化、端部具有偏心质量及非传统基础的部分浸湿的锥形铁木辛柯梁自由挠曲振动分析（英文）

A compliant tower is modeled as a partially dry, partially tapered, damped Timoshenko beam with the superstructure modeled as an eccentric tip mass, and a non-classical damped boundary at the base. The foundation is modeled as a combination of a linear spring and a torsional spring, along with parallel linear and torsional dampers(Kelvin-Voigt model). The superstructure adds to the kinetic energy of the system without affecting the potential energy, thereby reducing the natural frequencies. The weight of the superstructure acts as an axial compressive load on the beam, reducing its natural frequencies further. The empty space factor due to the truss-type structure of the tower is included. The effect of shear deformation and rotary inertia are included in the vibration analysis; with the non-uniform beam mode-shapes being a weighted sum of the uniform beam mode-shapes satisfying the end condition. The weights are evaluated by the Rayleigh-Ritz(RR) method, and verified using finite element method(FEM). The weight of the superstructure acts as an axial compressive load on the beam. Kelvin-Voigt model of structural damping is included.A part of the structure being underwater, the virtual added inertia is included to calculate the wet natural frequencies. A parametric study is done for various magnitudes of tip mass and various levels of submergence. The computational efficiency and accuracy of the Rayleigh-Ritz method, as compared to the FEA, has been demonstrated. The advantage of using closed-form trial functions is clearly seen in the efficacy of calculating the various energy components in the RR method.     

电子机柜模态试验与分析

以重新组装后的车载环境下的电子机柜样机为研究对象,力求在机柜结构方案设计阶段获知和改善其动态特性,以提高结构在动态环境中抵御振动和冲击的能力,文中将现代测试手段与模态分析技术相结合,介绍了电子机柜的试验模态分析方法,从工程应用出发,采用力锤激励进行了模态试验,并应用模态分析软件辨识其模态参数,与有限元模型参数进行了比较和误差分析,为进一步的理论分析及结构设计改进提供了指导．     

初应力状态下夹芯复合材料曲梁面板的局部振动的理论分析

在船舶领域,以复合材料层合面板及泡沫芯材组成的夹芯复合材料板梁结构已大量应用在游艇及复合材料高速艇上.文章研究了受初始静载荷作用下夹芯复合材料曲梁的面板的局部自由振动问题,并给出一种相应的理论分析方法.文中通过将芯材简化为Winkler弹性地基,将面板简化为一复合材料曲梁,从而使所研究问题蜕化为有初始静载荷作用下弹性地基上任意曲梁的固有振动问题.在局部振动位移是基于初始静载平衡位置并与初始位移相比是小量的假定的基础上,根据能量原理推导出面板的运动方程.研究的结果表明,该面板的局部振动不只取决于面板的弯曲刚度和长度,以及芯材的弹性刚度,也在很大程度上取决于梁的曲率及面板所受到的初始轴向压力.     

船艉结构三维有限元动力分析

以艉部结构为例，阐述对船体结构进行三维有限元动力分析的基本过程和关键技术。建立艉部结构三维有限元模型，使用Fluent软件计算螺旋桨脉动压力，采用Helmholtz方法计算附连水质量；为了消除局部模态的干扰，使用模态参与因子提取结构的整体模态；计算结构的固有频率、模态、速度和加速度等动力学参数。实例分析表明所采用的分析方法能够准确预报结构的振动特性。     

基于ANSYS的超声波激励下悬臂梁的动力学特性分析

文章针对原子力显微镜超声波激励模式下的振动行为运用ANSYS进行模态分析,并结合实验对悬臂梁上探针的振动频率对图像质量的影响进行研究分析,实验结果表明：超声激励的振动如果接近或等于悬臂梁的固有频率或低频状态下,图像的分辨率就会有明显的下降,而且振幅有很大偏差。因此,在实验过程中要避开悬臂梁的固有频率,就能提高成像质量。     

基于杆梁模型的舰船隔振系统功率流传递特性分析

针对舰船中比较典型的静不定隔振系统，建立了柔性基础上安装4个隔振器的隔振系统物理模型。对隔振器采用杆梁模型建模，隔振上层设备采用刚体模型，导出了静不定隔振系统的动力控制方程。使用振动功率流方法对隔振系统进行了功率流分析，并利用Matlab进行编程计算，计算结果表明杆梁模型隔振器对上下两端的功率流的减少有明显效果，隔振器的内部共振特性对隔振系统振动功率流具有显著的影响。对主要设计参数进行了讨论，得出了具有工程指导意义的结论。     

环状粘弹层合悬臂薄壁圆柱壳的振动特性研究

文章采用传递矩阵法分析了悬臂边界条件下环状局部覆盖粘弹层合薄壁圆柱壳的振动特性。基于乐甫薄壳理论,结合粘弹性阻尼的变形协调关系和层间作用力关系,建立了基层和约束层薄壁圆柱壳的一阶状态微分方程,利用传递矩阵法推导了结构的整体传递矩阵,并通过高精度的精细积分方法进行求解,得到了固有频率、损耗因子和三维振型,探讨了约束阻尼层位置变化时对振动特性的影响,并通过有限元法进行了比较,通过算例验证了传递矩阵法对模态特性分析的有效性,前25阶模态以周向振动为主,最低阶固有频率对应的三维模态振型为(1,5),并且在悬臂端的振动位移最大,约束阻尼层覆盖位置对薄壁圆柱壳振动特性的影响较大。     

基于模态试验的舰船振动噪声预报研究

以某舰船模型为对象,利用双通道频谱分析仪,采用宽频带的快速正弦扫描激励方法,对上述船模进行模态试验分析,同时利用模态分析软件的参数识别功能,结合三维数据转换程序,识别出该船模的各阶固有频率,振型以及阻尼参数,并以图表、曲线等形式给出相应的结果。通过试验研究与振动特性分析,得到了一些有价值的结论。在此基础上,运用模态试验确定该舰船模型的水下声辐射效率,从而对舰船的水下噪声预报进行了尝试。     

大功率海上风电机组传动链固有频率计算分析

以某大功率海上风力发电机组传动链为研究对象，考虑了斜齿轮螺旋角、压力角、行星轮相位角、齿轮啮合刚度和轴承支撑刚度等因素，采用集中参数法建立传动链的多体动力学模型，通过对模型进行模态分析，获得传动链固有频率，并对计算结果进行对比验证。研究结果表明：采用集中参数法建立传动链模型可以计算出系统的固有频率，并通过与SIMPACK多体动力学软件仿真模型计算结果对比，发现两者计算结果具有很大一致性，表明所建立的集中参数模型可以用来计算传动链固有频率。     

水下结构声固耦合振动的特征值计算

针对水下结构声固耦合振动计算中出现的非对称矩阵(与频率相关)的特征值问题,本文基于共轭子空间迭代法,提出了计算水下结构振动固有频率和振型的双重迭代算法.数值算例表明:该算法收敛性好,用于水下结构声固耦合振动的特征值计算是有效的.文中分别将流体视为不可压缩和可压缩两种情况建立了流固耦合方程,计算了板、加筋板和方箱振动的固有频率和振型,将干模态和湿模态、不可压缩流体和可压缩流体的计算结果进行了比较,并分析了结构刚度和流体边界条件对附加水质量影响系数的影响.     

基于流固耦合的U型管流致振动数值分析

利用ANSYS＋CFX双向耦合的方法对换热器U型管的流致振动问题进行仿真分析。分别建立大涡模拟的流体控制方程和结构振动的控制方程,得到掠过U型管流体的升力系数、阻力系数曲线以及U型管振动加速度级谱线。分析表明,结构振动的主要频率成分在流体升力和阻力变化频率和结构本身的固有频率附近,可为工程实践提供参考,具有理论和实践价值。     

基座含阻振质量的动力舱段全频段声振特性数值研究

从工程应用的角度出发,将刚性阻振质量带引入动力舱段基座结构的刚性隔振设计中。联合应用声固耦合法和统计能量法,基于ABAQUS/VA ONE,对基座结构含阻振质量带的动力舱段减振降噪效果进行了全频段数值分析。数值研究了阻振质量截面尺寸、截面形状参数、布置位置对基座隔振特性的影响规律,验证了基座刚性阻振质量隔振设计的有效性,旨在为船舶结构声学设计提供参考。     

基于 Ansys 的自吸离心泵主要结构及装配体的模态分析

自吸离心泵的振动噪声由多种因素造成，其中泵的结构和刚度是主要因素。通过对自吸离心泵的主要结构及装配体进行模态分析，可以获得该泵自身的固有频率和模态振型，从而找到其结构及装配体的薄弱部位，为结构优化调整打下基础。以 UG 建立的船用某型自吸离心泵三维实体模型为基础，通过 HyperMesh 和 Ansys Mech-anical APDL，完成了该泵从网格划分到计算模态分析全过程，并对计算结果进行分析。计算和分析结果表明，该泵结构上存在薄弱之处，必须进行有针对性的优化。     

双层隔振系统结构参数改变对结构振动的影响

本文应用有限元法研究了流-固耦合条件下船舶隔振系统结构振动问题的计算方法,在考虑流-固耦合状态下,详细研究了双层隔振系统主要结构参数改变对系统结构振动响应的影响,如上下层隔振器刚度、中间体与被隔设备的质量比以及基座弹性模量等,同时进行了计算和试验结果对比分析.