结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项造成了响应计算的困难,本文采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。     

结构动态响应计算的模态综合技术

本文把结构动态特性计算的模态综合超单元法拓广至结构动态响应的计算领域。由于结构模态对阻尼矩阵的非正交性带来的耦合阻尼项连成了响应计算的困难,文中采用了保持主对角项阻尼的响应运算,然后根据虚功原理对结果进行了耦合项阻尼的修正。     

结构动态响应计算中模态迭加法的简化解

在子结构的固定界面最低频率比整体结构基频较高的条件下,把结构动态特性计算的模态综合超单元法以其简化解拓广至结构动态响应的计算领域,并用固定界面Ritz矢量替代子结构的固定界面模态。通过数值运算,说明本方法经济有效,精度令人满意。     

结构动态响应计算中模态迭加法的简化解

在子结构的固定界面最低频率比整体结构基频较高的条件下,把结构动态特性计算的模态综合超单元法以其简化解拓广至结构动态响应的计算领域,并用固定界面 Ritz 矢量替代子结构的固定界面模态。通过数值运算,充分说明本方法经济有效,精度令人满意.     

模态综合超单元法及其在船舶结构动态计算中的应用

近几年来,在一些先进的造船工业国家,部件模态综合法在船体结构动态计算中已开始应用。通过将整船分成上层建筑、桅杆、船体梁等若干部分,分别计算各部件的动态特性然后加以综合,可得到整船的结构动态特性。这就有效地解决了计算机容量不足的问题,使绝大部分拥有中小型计算机的企业对这类大型复杂结构的动态计算成为可能。本文根据动力变换原理和超单元的模态分析,导出了一种新的动态子结构法——模态综合超单元法,克服了一般模态综合法与通用有限元法技术相结合的困难,改进了Guyan、Kuhar等人提出的静力、动力缩聚计算的精度。本文提出的模态综合超单元法是将模态综合法与阻抗匹配法结合起来的一种新的动态子结构法,在超单元的缩聚动刚度矩阵中保留了若干阶的固定对接主模态,从而保证了计算精度。在取得超单元的动态缩聚信息后,采用与有限元相同的对接步骤,得到缩聚了的、依赖于系统频率的动刚度矩阵。解此非线性特征方程,即得到所求系统的特征值。本文对非线性特征值的计算原理和步骤也作了专门阐述,这在动态子结构法中是十分关键的一步。根据本方法的计算原理,在我所国产的108计算机上建立了通用程序,并对已有精确解和试验结果的立体双层框架进行了计算考核,结果吻合良好。然后用本方法对5000吨舱口驳模型进行了计算,利用对称和反对称原理计算了具有456个自由度的驳船模型的四分之一部分,将该部分分成四个超单元,每个超单元分别由132个自由度或108个自由度的膜梁组合结构立体舱段组成,用子空间联立迭代法计算得到每个舱段的模态,加以综合后求得整船的动态特性。最后将计算结果与对该模型采用先进的模态识别试验(击锤法)及Molré干涉横向测振试验结果进行了比较,一致性也是满意的。     

结构振动响应优势模态选取方法研究

基于Abaqus/Standard有限元软件模态贡献量插件MCF,对结构振动响应优势模态的选取方法进行研究。首先,通过模态贡献量频域曲线图的特性分析,提出频域峰值法和全频段法2种优势模态选取方法;进而,通过对悬臂梁振动性能及模态贡献量进行分析,分别根据以上2种方法选取了优势模态,对优化优势模态阻尼比对结构振动抑制效果进行对比,发现优化由全频段法所得到的优势模态阻尼比对降低整体振动响应的效果更为明显。最后,讨论了模态位移等因素对模态贡献量的影响规律。     

基于ANSYS软件计算电机结构模态

有限元计算是获取电机模态的有效方法。基于ANSYS软件,为简化问题以电机端盖为例,通过建模、加载和求解、扩展模态以及查看结果求得电机端盖模态,并将计算结果与锤击法测量的模态比较,验证有限元计算的正确性和可行性。建模时,对模型进行必要的优化,尽量采用整齐对称、均匀顺滑的网格划分模型,确保求解的精确性。     

散货船的总振动模态计算和动力响应预报

针对某散货船建立一维梁模型和混合有限元模型。在总振动计算的基础上,对3种不同的螺旋桨激振力的施加方式进行比较研究,计算其尾部及上层建筑的强迫振动响应,最后根据船舶振动基准进行振动评价。计算结果表明,该散货船的振动特性良好,对该类型船舶的振动和响应预报具有一定的参考价值。     

模态综合超单元法的简化解

作者在子结构的固定对接界面最低频率比整体结构基频较高的条件下,导出了模态综合超单元法的简化解.通过数值运算,充分说明了本方法经济有效、精度令人满意.     

滑行艇尾部结构的模态分析和响应预报

针对某滑行艇尾部结构振动问题,建立尾部结构三维有限元模型,应用MSC.Patran/Nastran软件对其进行模态分析和响应预报。其中,采用虚拟质量法模拟流体与结构相互作用来计算附连水质量;运用瞬态响应分析方法计算螺旋桨脉动压力引起的尾部结构振动响应。通过分析获得该艇尾部结构的振动特性,为结构减振设计提供依据。     

空腔结构入水冲击加速度和压力响应试验仿真分析

[目的]舰船与水砰击、空投鱼雷和飞机水上迫降时,结构物在与水砰击的过程中会受到较大的冲击载荷影响。对于舰船,它会严重影响船体结构和内部器件的功效以及舰员安全。为研究舰船与水砰击的问题,[方法]以楔形和弧形体为研究对象,使用自行设计的装置进行入水冲击试验,通过加速度计和PVDF压电传感器分别测量冲击过程的加速度和冲击压力。重点关注空腔的影响,基于楔形体和空腔空气仿真模型,采用ALE方法对不同入水工况下的加速度和压力响应进行仿真分析,并与试验结果进行比较。[结结果]分析表明:数值仿真结果与试验结果吻合较好,结构密闭空腔对加速度信号有重要影响;密闭空腔对弧形体的影响程度高于楔形体,对弹性体的加速度几乎没有影响,结构表面形状对入水冲击压力的影响较大。[结论]研究结果可以为入水结构的设计和结构冲击防护提供技术支撑。     

整体结构模型低阶湿模态仿真计算方法

以加筋圆柱壳模型试验为基准,对船体整体结构模型在无限水域中垂向低阶湿模态特性的仿真计算方法开展研究,具体分析了有限元计算中水域建模,网格密度,网格划分方式对仿真计算结果的影响。研究发现,使用无封盖水域,纵向网格数取20～80个,径向网格尺度小于结构截面半径的1/4时,能在合理计算资源下得到精确的计算结果。     

舰船结构弹塑性冲击响应数值计算

舰船在执行作战任务时受到的冲击主要来自水上和水下两方面。其中,水下爆炸会对船体造成较大的冲击作用,引起船体的弹性变形和塑性变形,严重的可能导致船舶断裂等事故。本文针对舰船在水下爆炸冲击作用的力学特性进行研究,基于有限元分析软件Ansys等工具建立船体框架结构的有限元模型,对舰船结构的弹塑性冲击响应进行了数值计算和仿真。     

舰船结构弹塑性冲击响应数值计算

舰船的结构强度是保障其航行安全性的关键,水下爆炸冲击会对舰船的船体结构产生冲击性载荷,但载荷超过舰船结构的弹塑性临界值时,就会对船体造成不可恢复的破坏,造成沉没等。因此,世界各国花费大量的人力和财力,不断研发新型舰船,提升舰船结构的抗水下爆炸冲击性能。本文首先分析水下爆炸冲击作用的特性,结合船体壳状结构的力学模型,利用有限元分析软件Ansys进行舱段的弹塑性分析,有助于提高舰船结构的强度优化设计。     

利用伪力法计算带限位器的船舶设备隔振系统冲击响应

建立了带限位器浮筏隔振系统的非线性系统模型,利用伪力(pseudo-forces)法计算了带有限位器的浮筏隔振系统模型的冲击响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响.设计制作了带有限位器的浮筏隔振系统试验模型,进行了冲击试验研究.数值计算与试验结果的比较表明,伪力法在计算带限位器的舰船设备隔振系统冲击响应时的适用性和有效性.     

基于模态模型的船体薄板辐射响应变异性分析系统

传统系统不能在水中对振动频率和声辐射进行分析,存在分析效果差的问题,提出基于模态模型方法对船体薄板辐射响应变异性分析系统进行设计。架构船体薄板辐射响应变异性系统硬件框图,为了解决振动频率问题,需对结构中报警电路进行设计;针对硬件中的RS232转换器需对内部软件功能展开分析,利用模态模型分析声辐射耦合结果。由实验结果表明,该系统比传统系统辐射声功率等级高35 d B,分析效果较好,可在水中对振动频率和声辐射进行分析。     

船舶水下垂直吊放系统动态响应

分析了与船舶相连的水下垂直吊放系统动态响应,对三维缆索分段动态响应方程采用了凝集参数法和平均切向量技术,在5 m有义波高和4 s超越周期下模拟了吊索的动态张力.结果对避免系统谐振,延长缆索寿命都有重要意义.     

大尺度平台电机基座结构振动响应计算分析

基于ABAQUS建立涵盖主要结构要素的大尺度船舶试验平台全三维动力激励模型,以动力舱内侧挂式电机基座为研究对象,对四种不同结构形式电机基座在设备激励下所引起的振动响应进行数值计算模拟,比较分析基座结构形式对振动响应特性的影响,从降低振动响应角度提出一种改进优化的侧挂式电机基座结构,并应用于实船的设计与建造中。计算分析结果对类似基座结构减振设计具有一定的参考意义和工程借鉴价值。     

多层隔振系统多向冲击响应计算

本文研究了由多刚体组成的多层隔振系统，获得了多刚体振动系统在总体坐标系描述下的力学模型，找到了微分方程运动变量与系统广义坐标向量之间的一个重要变换公式（LG变换），指出了在总体坐标系下多刚体振动系统振型的物理意义，导出了该系统振动分析的有关计算公式，并且首次在基础多向冲击激励输入情况下，求得了系统的冲击响应，最后给出一计算实例。     

结构水下爆炸响应的恢复与冲击谱计算

由于传感器受高强度冲击作用,实测的结构水下爆炸响应信号可能偏离正常特征,为进一步分析响应信号带来困难.文中针对实测加速度信号的噪声特征,对信号采用SVD及ARMA滤波处理,先恢复真实的响应信号,然后在此基础上,给出正确的冲击谱计算结果.计算结果说明了SVD结合无相差滤波能够准确分离具有阶跃特征的低频噪声信号,对低频段的冲击响应谱计算精度有利.