变频激励响应分析及模态阻尼反演理论研究

实际工程结构中阻尼参数的获取往往依据规范经验或传统试验测试方法,然而经验取值普适性弱,传统测试方法中模态混叠难以有效分离、测点布置复杂以及某些情况下激励时序信号不易测量等问题,均给阻尼参数识别带来了困难。文章从多自由度模态叠加法动响应分析入手,提出了运用共振频率及其邻近频率激励响应反演系统模态阻尼的方法,推导了响应与阻尼比的理论关系,给出了"复合比例因子"的概念,并指出忽视系统共振响应与最大响应间的差异,往往会造成某些计算结果的大幅偏差。以某船船体梁数值计算为例,结合规范验证了阻尼反演理论及其公式的可靠性,并进一步对其进行了二维推广,完成了3块不同型式复合材料局部船体板单元结构模型的阻尼比测试,就其阻尼性能与钢材进行对比,发现复合材料在减振降噪方面有诱人的应用前景。该理论为潜艇总振动阻尼估算方法以及分布式阻尼研究提供了技术支撑。     

粘弹性自由阻尼加筋板的随机响应分析和试验研究

本文针对粘弹性自由阻尼结构,基于模态应变能法推导出同时考虑粘弹性阻尼损耗因子和弹性模量频变效应的模态损耗因子修正公式,并选取某压筋板进行了计算和验证。在此基础上,以船舶阻尼加筋板为研究对象,开展随机响应试验研究,并对试验模型的模态损耗因子和随机响应进行了数值计算和对比分析。结果表明,采用该修正公式确定粘弹性自由阻尼结构的模态损耗因子,进而计算随机响应的方法是可行的。该方法对阻尼减振的相关分析研究具有参考价值。     

利用声压信号基于HHT方法识别结构模态参数

文章基于结构振动声辐射的近场声压信号,结合Hilbert-Huang变换推导出声压信号和结构模态参数的关系,实现了利用声压信号对结构模态参数的识别。该方法既结合了声压信号非接触测量的优点,也结合了HHT适合处理非线性非平稳信号的优点,且只需适当一位置近场声压测量值,就可以准确地识别结构的固有频率和模态阻尼比。数值模拟实例也表明了该方法准确有效,为工程实际中结构的模态参数识别提供了一种新的简单实用方法。     

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。     

基于实船航行试验的舰船总振动阻尼识别方法

针对当前缺少来自于实船试验的总振动阻尼数据的现状,研究一种基于实船航行振动试验数据进行总振动阻尼研究的测点布置和识别计算方法。清晰表述了＂模态共振响应＂和＂模态相邻振动响应＂的概念;分析了＂模态相邻振动响应＂、＂模态非共振响应＂和＂模态共振响应＂三者的比例规律,按该规律指导制定了某船航行总振动测试工况,使用该船航行总振动测试数据获得了该船的弯曲总振动阻尼数据。     

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。     

结构系统动态响应计算的模态综合加速度法

本文基于模态综合超单元法和模态加速度叠加法的原理,提出了一种求解大型复杂结构动态响应的新方法。利用固定对接主模态,可使结构的副自由度全部精确地缩聚掉,大大降低求解方程的阶数。然后利用模态综合超单元法求结构系统的动态特性,最后用模态加速度叠加法求出有阻尼多自由度结构系统的动态响应值。关于结构系统阻尼如何确定,我们提出了一个新的思想。该思想以子结构为出发点。子结构的阻尼阵与子结构的刚度阵和质量阵成正比,其比例系数由试验或者以往积累的经验所确定。然后利用固定对接技术,将各子结构装配起来,就得到了整个结构系统的阻尼阵。这种处理方法的优点是明显的,因为子结构与整个结构系统相比,其阻尼是比较容易精确地确定的。应用以上提出的方法,与应用有限元技术求结构系统的整体解相比,CUP时间可大大节省,计算效率大为提高,並且具有很高的精度。又因为本文提出的方法是基于动态子结构法,所以大型复杂结构系统的动态响应计算可望在微机上进行。     

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及其试验研究

本文在数值计算和试验的基础上研究了阻尼夹层板的动态特性和振动响应计算方法.在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元.将三层板都看成Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,考虑了偏心阵的作用,大大简化了计算程序.粘弹性采用常复数模型,用求解复特征值的方法求得了其固有频率和损耗因子.在此基础上编制了相应的有限元计算程序,进行了较详细的数值计算与分析,并讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,得到了有工程应用价值的一些结论.同时分别对单层铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态试验和响应试验,识别了结构的阻尼,验证了理论计算的正确性.本文还给出了阻尼夹层板结构动力响应的一种近似计算方法:将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼以比例阻尼的形式给出,利用试验得出或估算公式给出结构模态阻尼,采用直接积分法求解.计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析.结果表明了该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法.     

ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

纵荡与升沉耦合激励下晃荡波特性及响应规律研究

基于有限差分法对Navier-Stokes方程进行数值离散,建立纵荡与升沉耦合激励下流体晃荡三维数值模型,自由液面采用具有二阶精度的流体体积法进行追踪.基于势流理论推导出纵荡与升沉耦合激励下理想流体晃荡解析解,用于验证已建立的数值模型与响应规律分析.该模型也与文献结果进行对比分析,表明该模型能准确地模拟耦合激励下的非线...     

基于自互功率谱法的高桩码头物理模型模态参数识别研究

阐述了自互功率谱法识别结构模态参数的理论依据,以某港高桩码头为原型,有机玻璃为原材料建立物理模型进行模态试验.介绍了高桩码头物理模型模态试验方法.采用自功率谱、互功率谱和相干函数分析,识别了高桩码头物理模型前4阶同有频率和阻尼比.同时运用有限元软件ANSYS分析得到相应的固有频率,试验数据与ANSYS分析结果的对比表明...     

海洋平台相似模型设计及模态实验分析

通过理论分析,研究了材料阻尼对相似模型设计及实验数据分析的影响,在此基础上,设计并建造了海洋平台相似模型,并通过多输入单输出的方法对相似模型进行模态实验,得到其固有频率、空间振型、阻尼比等动力学参数。结果表明,材料阻尼对相似模型的几何尺寸没有影响,对模型的固有频率影响不大,可以忽略;但对模型的动力响应影响很大,在实验数据分析中必须加以考虑;为了方便应用,还给出已知阻尼比和阻尼系数时的转换关系。将模态实验数据与仿真分析结果进行对比,二者符合较好,从而验证了相似模型设计与建造的一致性及实验数据的可靠性。     

环肋、舱壁和纵骨加强的无限长圆柱壳在水下的声辐射特性

本文建立了有环肋、舱壁和纵骨的无限长圆柱壳在水下声辐射的一般的计算模型,利用Fourier变换和模态展开法导出了圆柱壳振动响应和辐射声压在波数域的计算公式,并由稳相法得到了远场辐射声压的解析公式,分析了纵骨、舱壁和阻尼等因素对声辐射的影响,为准确计算双层圆柱壳在水下的振动和声辐射特性奠定了基础.     

内燃机悬置系统优化方法研究

建立内燃机悬置系统的动力学模型,以刚体模态的解耦率及频率合理分布为优化目标,运用Matlab编制解耦率和模态参数的计算和优化程序,以实例验证优化方法和计算优化程序的实用性,为内燃机悬置系统的设计提供参考。     

基于粘弹性阻尼层随机性的自由阻尼层板的振动和阻尼分析

本文基于粘弹性阻尼层的随机性用Monte Carlo直接抽样法对自由阻尼层板的振动和阻尼进行了分析研究。分析中随机变量取正态分布。针对不同的阻尼层厚度分别考察了复弹性模量的实部、虚部、材料的损耗因子的影响。考察了整体性和局部单元性阻尼导厚度的影响。结果表明,粘弹性材料弹性模量的随机性对结构固有频率的影响不大,对模态损耗因子影响较大;不论是整体的还是局部单元的,阻尼层厚度的随机性对模态损耗因子的影响很显著。因此粘弹性阻尼层的随机性对抑制结构共振响应和声辐射的影响是较大的。阻尼层厚度局部单元随机性影响表明了对阻尼结构采用随机分析的必要性。     

环境激励下自升式海洋平台损伤诊断

为探究适用于海洋平台结构的有效损伤诊断方法,针对某自升式平台的比例模型开展环境激励下损伤诊断试验研究。分别采用频域法中的增强频域分解法和时域法中的随机子空间法处理测试数据,提取前三阶的固有频率、振型和阻尼比等模态参数,并结合频率和振型识别结果计算节点柔度矩阵。通过分析平台模型模态参数和节点柔度矩阵的变化率,识别预先设置的结构损伤。试验结果表明,两种模态识别方法均能有效识别环境激励下的平台模型模态参数,其中利用固有频率变化率能够有效判断结构是否产生损伤,利用振型和柔度矩阵的变化率能够实现损伤的准确定位。     

用粘弹性梁控制加筋板稳态简谐响应的研究

应用模态叠加法研究了以粘弹性梁为阻尼处理的加筋板的稳态简谐响应。在分析中，板和梁均采用每个结点三个自由度的有限元，考虑了梁的偏心作用。以结构幅频特性曲线的方式来研究粘弹性梁阻尼处理对结构响应的控制作用，分析了阻尼材料杨氏模量实部、损耗因子和粘弹性梁剖面尺寸对结构响应的影响。结果表明，粘弹性材料能够有效地控制结构的共振响应。粘弹性梁阻尼处理仅对某些结点和模态起的作用较大，将其与其他阻尼敷设形式合理配置，相信会起到良好的减振效果。     

船模在简谐激励存在时的运行模态分析(英文)

A ship is operated under an extremely complex environment, and waves and winds are assumed to be the stochastic excitations. Moreover, the propeller, host and mechanical equipment can also induce the harmonic responses. In order to reduce structural vibration, it is important to obtain the modal parameters information of a ship. However, the traditional modal parameter identification methods are not suitable since the excitation information is difficult to obtain. Natural excitation technique-eigensystem realization algorithm (NExT-ERA) is an operational modal identification method which abstracts modal parameters only from the response signals, and it is based on the assumption that the input to the structure is pure white noise. Hence, it is necessary to study the influence of harmonic excitations while applying the NExT-ERA method to a ship structure. The results of this research paper indicate the practical experiences under ambient excitation, ship model experiments were successfully done in the modal parameters identification only when the harmonic frequencies were not too close to the modal frequencies.     

基于结构动力学特性的高桩码头横向排架传感器优化布置方法

为了对高桩码头结构健康监测系统中的传感器布置提供理论指导,提出了一种基于结构动力学特性的传感器优化布置方法。在对高桩码头代表性结构单元横向排架进行结构动力学分析的基础上,运用模态应变能法选择高桩码头横向排架传感器初始测点;建立初始模态矩阵,然后利用模态置信度法和序列法对模态矩阵进行迭代、优化,确定传感器测点布置。建立了单个横向排架的数值仿真模型,利用传感器优化布置方法得到横向排架7根桩基的传感器测点布置结果,并对测点布置进行评估。模态向量间的夹角趋于正交,传感器布置方案有效,证明该传感器优化布置方法适用于高桩码头的传感器优化布置。