一、GDR法在大型结构模态分析中的应用(论文文献综述)
徐瑞[1](2021)在《基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统模态分析》文中研究表明行星齿轮传动系统广泛应用于车辆、船舶、机器人、工业机械等众多领域,具有承载能力强,精度高的优点。当传动系统处于工作状态时,传动系统自身频率可能会与其工作频率或者零部件的转动频率相接近,引起共振现象,导致事故的发生,鉴于此,本文采用了子结构法对行星轮双排并联齿轮传动系统进行模态分析,分析结构频率和振型,依据分析结果对行星轮双排并联齿轮传动系统进行结构优化,避免传动系统共振现象的发生。依据子结构的划分原则将行星轮双排并联齿轮传动系统划分为壳体子结构、传动子结构和输出子结构,并通过三维绘图软件进行三维建模,建立子结构三维模型;将子结构三维模型导入前置分析软件,并对子结构三维模型添加材料、施加边界条件和划分有限元网格,建立子结构分析模型,完成模态分析前置处理。通过有限元分析软件对关键零部件和子结构进行了模态分析,再对各个子结构提取子结构模态信息,依据子结构法进行模态综合,得到行星轮双排并联齿轮传动系统的整体模态分析结果;对比分析子结构法与整体有限元法的计算精度、计算效率。通过矩阵型模型修正法中Berman修正法对子结构法模态综合后的质量矩阵与刚度矩阵进行修正,使得修正后的子结构法模态分析结果接近整体有限元法的模态分析结果,实现对子结构法模态分析结果精度的提高。对行星轮双排并联齿轮传动系统的行星齿轮与行星架关键零部件结构进行零部件结构优化,再对优化后的零部件、子结构和整体传动系统进行模态分析,进而优化了行星轮双排并联齿轮传动系统的结构。通过子结构法与模型修正法对优化后行星轮双排并联齿轮传动系统进行模态分析,验证模型修正法对子结构法结果精度的提高的结论。图[37]表[39]参[72]
李冰岩[2](2021)在《张拉薄膜结构力学特性分析及三棱柱式薄膜支撑臂设计》文中进行了进一步梳理随着大型航天器在空间探索中发挥着越来越重要的作用,大型轻量化结构的发展越来越受到重视。薄膜结构质量轻、展收比大,具有在未来航天器上应用的巨大潜力,主要包括天线、太阳帆、太阳电池阵、遮光罩和光学成像镜等应用领域。作为一种预应力结构,薄膜在刚度和稳定性方面相比传统结构具有不同力学特性,在空间应用中会产生更为复杂的技术问题,只有继续完善薄膜理论才能从根本上打破技术层面的制约。薄膜在空间中的应用依赖于展开结构的支撑,而薄膜结构对边界条件敏感的特性对大尺度支撑结构提出了更高的设计要求。虽然弹性伸杆适合展开薄膜,但其个体刚度较低,承载能力较弱,在大尺度空间薄膜结构上的应用受到了限制,无法充分发挥其可展开、质量轻的优势。在使用薄膜结构服务于空间探索任务时,既需要解决分析薄膜时的理论难点,提高对薄膜结构力学特性的认知程度,又需要丰富薄膜支撑结构设计,增强薄膜结构在空间中的应用能力,本文从这两个角度出发,一方面进行了薄膜结构理论建模和力学特性分析,另一方面进行了基于豆荚杆展开的三棱柱式薄膜支撑臂设计。本文基于前褶皱薄膜结构张拉的对称性,提出张拉薄膜结构应力叠加法。通过应力叠加组的划分,将多点张拉矩形薄膜的应力分布求解解耦为角点拉力、长边点拉力和宽边点拉力这三种拉力分别作用下的应力分布计算,提出每种作用力下应力区域划分方式和应力计算方法,从而实现对薄膜结构应力分布的解析求解。考虑了薄膜的几何刚度、网格划分和空气附加质量,建立薄膜自由振动方程。给出薄膜内任一点受力确定方法,构建基于应力叠加法的自由振动计算流程。基于应力叠加法理论,计算角点张拉和多点张拉薄膜的应力分布,通过与有限元仿真结果的对比,对张拉薄膜结构应力分布的理论结果进行验证。基于多点张拉薄膜结构地面实验要求,设计薄膜动力学实验平台,构建薄膜振动测试系统。对比理论结果与文献中现有实验数据,并结合不同张拉薄膜研究对象,通过仿真、实验和理论计算三种方式,综合比较薄膜应力分布和结构模态,验证应力叠加法及基于此方法的薄膜自由振动计算结果。利用提出的应力叠加法和自由振动计算理论,研究张拉边界参数对薄膜应力分布与前六阶模态的影响。在角点张拉的矩形薄膜中分析花边弧度在不同长宽比条件下对薄膜力学特性的影响;提出大气和真空环境下各阶对应频率比值变化公式;分析薄膜应力分布和结构模态随长宽比的变化;对比分析长、宽边点拉力值和拉力点密度对薄膜应力分布、纵向模态和横向模态影响的差异,根据力学特性分析,提出长条形薄膜的张拉设计方法,得到薄膜结构的设计依据。基于大尺度薄膜结构的空间应用背景,设计基于豆荚杆展开的三棱柱式空间薄膜支撑臂构型,采用双层绳索张拉方式提高对薄膜的支撑刚度。在豆荚杆建模基础上,根据能量等效原理,推导三棱柱桁架等效梁模型,结合并联机构理论,建立支撑臂张拉等效2(3-SPS-S)机构模型。以桁架单位长度质量最小为目标建立三棱柱桁架弯曲性能指标,设计豆荚杆截面参数。以支撑臂张拉支撑刚度最大为优化目标设计支撑臂张拉参数,并通过有限元仿真验证等效模型的正确性,确定质量与刚度综合特性最优的薄膜支撑臂结构参数。结合薄膜在三棱柱桁架上的应用背景,设计三棱柱式薄膜支撑臂原理样机,通过实验验证三棱柱桁架与薄膜之间的动力学耦合模型,为薄膜在空间结构中的设计和应用提供参考依据。
韩桐桐[3](2021)在《大型风机叶片结构损伤诊断及疲劳寿命预测研究》文中认为风机叶片是风力发电机中非常重要的部件,其主体由复合材料制成,运行时承受脉动风载荷、离心惯性力载荷和重力载荷,在多重载荷作用下叶片上的疲劳裂纹会逐渐扩展至发生疲劳断裂,造成整个发电机组停止运转甚至报废。因此对风机叶片进行损伤检测和疲劳寿命计算,有助于及时进行预防性维护,以确保机组安全运行。本文以1.5MW风机叶片为研究对象进行瞬态动力学分析、模态分析和疲劳分析,并对分析结果进行深入研究,为叶片设计制造和损伤诊断提供了一定的参考。本文主要研究内容如下:首先分析了叶片运行时所承受的载荷情况,分析了影响叶片疲劳性能的气动载荷、重力载荷及惯性力载荷,并借助专用软件GH Bladed计算叶片在湍流风作用下,切入风速至切出风速下各叶素截面的载荷分布。其次采用Solid Works软件中的曲面功能生成叶片几何外形,将模型导入Workbench中设置相关的材料参数,对不同部位进行铺层,并进行网格划分,从而得到叶片有限元模型。再结合前述不同风速下的载荷分布对叶片进行瞬态动力学分析,确定出风机叶片的最大应力位置。然后在最大应力部位模拟设置不同的损伤工况,对叶片进行位移和应变模态分析,通过对比以固有频率、位移模态参数及应变模态参数作为损伤指标的诊断效果,证明了应变模态参数对叶片损伤识别更有效。研究发现,采用应变模态变化率和基于应变模态差分原理的直接指标共同作为风机叶片损伤识别指标能够进一步提高识别的精确度,降低由于损伤识别误差造成损伤误判的概率。最后将瞬态动力学分析得到的叶片应力-时间历程采用雨流法编制应力谱,分析玻璃钢复合材料的S-N曲线,采用传统线性Miner准则和模糊寿命估算方法分别计算出风机叶片的疲劳寿命,对比发现通过模糊寿命估算方法的计算结果更准确。
孙倩[4](2020)在《基于功率谱密度传递比(PSDT)的桥梁工作模态参数识别及误差分析》文中研究说明基于振动响应传递比的工作模态分析(TOMA)已经引起学者越来越多的关注。TOMA不需要对系统未知激励进行假定,理论上避免了理想化激励模型引入错误结果的可能,在有色噪声激励情况下的应用也已表现出优势,具有广阔的应用前景。功率谱密度传递比(PSDT)作为一种新的振动响应传递比,定义为同一测试工况下任意两测点响应关于参考点的功率谱密度之比,自提出以来得到广泛关注。然而,基于PSDT的工作模态参数识别的理论与应用仍然具有探讨的空间,尤其是算法的鲁棒性和在大型土木工程结构参数识别的适用性方面值得进一步深入研究。正是基于这样考虑,本文在国家自然科学基金面上项目“基于响应传递比的桥梁结构应变模态参数识别方法研究”(编号:51778204)资助下,通过理论分析、数值模拟与试验验证手段,对PSDT特性、方法和应用展开了深入研究。论文主要研究工作和结论包括:1)论文首先研究了经典传递比方法在环境激励下结构工作模态分析中的应用。为解决其需要多个不同工况响应数据的限制条件问题,文中提出将同一结构响应记录截断成若干等长段,以模拟多个工况结构振动测试数据。数值模拟和实测桥梁响应数据验证了方法的有效性,使得经典方法成功用于环境激励下大型工程结构的模态参数识别中。但经典方法在环境激励领域中应用仍有较大局限性,将有限长度的实测信号等分,使谱密度估计时平均次数减少,导致最终峰值曲线并不十分光滑。2)针对经典传递比法需要改变工况对结构进行环境激励测试带来应用困难的问题,论文研究了PSDT驱动的模态参数识别。PSDT在系统极点处与激励及参考点相独立。因此,可以构建融合不同测点信息的PSDT差值函数倒数有理式,绘制峰值曲线拾取模态频率。同时,也可以将PSDT矩阵和奇异值分解技术结合,基于奇异谱倒数构建峰值法识别频率。研究表明,不同于经典传递比,PSDT法在任一荷载工况下可实现系统工作模态参数识别。为提高峰值拾取的客观性,基于驱动函数提出了改进的稳定图算法。结合最小二乘复频域法,绘制稳定图以辅助确定系统极点,减少了人为主观判断,并通过实桥算例进行验证。3)通过数值结构和三座大型斜拉桥(高速铁路桥、公路桥、人行桥)的环境激励振动试验响应,验证了PSDT法在大型土木结构中应用的适用性。结果表明,PSDT曲线峰值并不与系统极点对应,但系统极点附近不同参考输出的PSDT函数值趋于相等。相比于传统频谱方法,PSDT法对谐波激励具有较好的鲁棒性。比较三座斜拉桥的模态频率,研究了各桥动力特性的差异。研究表明,高速铁路桥的竖弯频率和扭转频率均明显高于具有类似跨度和宽度的公路桥,这是由于高速铁路桥竖向和扭转的变形设计要求更为严格,设计人员往往通过提高桥梁的竖弯和扭转刚度来达到设计要求。而人行桥一阶竖向频率较高,应在行人激励频率范围以上,以满足舒适度要求。4)尽管PSDT法在应用中具有较好的精度,然而谱估计带来的误差仍旧是一个值得探讨的问题。因此,文中利用摄动法和矩估计理论,推导出随机变量的比例函数均值和方差近似表达,进而得到谱估计误差引起的PSDT估计误差的量化公式。将比例函数在变量均值处进行泰勒展开,根据均值和方差基本定义进行数学处理,利用随机变量的统计参数表示比例函数的方差和均值,进一步代入PSDT两响应谱估计的均值和方差,推导出PSDT误差近似公式。该误差公式揭示了平均分段数、参考输出是影响PSDT误差的重要参数。此外,公式表明在系统极点处PSDT方差趋于零,即估计误差达到极小值,同时在共振频率附近PSDT变异系数小于相应的谱估计,具有更好的抗噪性。该误差公式也可以为选取估计参数提供基础,用于模态参数不确定性的量化。5)基于推导的PSDT误差公式,分析了PSDT误差对模态参数识别的影响。基于PSDT的误差公式表明PSDT在系统极点处方差趋于极小值,因此通过联合PSDT的方差构建极大似然函数,可以实现PSDT误差驱动的频率识别,通过推导极大似然函数海森矩阵的逆,得到模态频率的方差。此外,基于PSDT误差传递公式,推导了系统极点处PSDT的模和相位的均值和方差,可以量化模态振型的模和相位的估计误差。最后,论文介绍了模态参数不确定性量化的经典贝叶斯方法,为基于PSDT误差传递公式的模态参数误差分析和讨论提供参考。6)通过数值结构和实桥算例分析,考察了基于PSDT误差公式量化模态参数估计误差的准确性。结果表明,在共振频率附近谱估计方差产生极大值,而相应的PSDT方差产生极小值。当选择与PSDT基本响应信号相干性良好的测点输出作为参考输出时,PSDT方差的极小值将更小。实桥的模态参数误差分析表明,基于PSDT误差传递公式的量化结果与贝叶斯方法结果具有相似的不确定性,表明了谱估计误差是模态参数识别误差的主要影响因素。
马英群[5](2020)在《基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究》文中研究指明航空发动机作为最复杂的旋转机械,同时受到转子不平衡力等多种载荷的激励作用,部件及整机振动问题突出。为了进一步提高推重比,航空发动机向轻量化、大推力的方向发展,导致转子振动情况恶化以及转、静子部件间振动耦合加强。为了保障航空发动机运行的安全性和可靠性,整机振动特性研究得到广泛关注。目前,在航空发动机整机动力学研究中,整机建模技术、复杂动力学模型高效、精确求解技术、线性/非线性动力学响应分析以及整机振动控制等方面取得了丰硕的成果。然而,这些研究大多基于直接线性/非线性瞬态及稳态动力学响应分析,其仅能提供瞬态/稳态振动位移、速度、加速度、应力以及模态振型等有限信息来预测、分析及判断整机振动情况。对于振动在航空发动机各转、静子部件间的传递、耦合特性和振动控制及抑制机理难以从本质上给出合理的解释。为了突破上述局限,本研究将结构声强法应用到航空发动机整机动力学研究领域,在时域/频域中可视化了航空发动机整机转子-支承-机匣耦合系统中看不见、摸不着的瞬态/稳态振动能量,分析了瞬态/稳态振动能量在转子和机匣等部件间的传递特性和耦合规律。基于此,从瞬态/稳态振动能量传递控制的角度研究分析了航空发动机部件及整机振动抑制的作用机理,并提出了相应的减振措施。本文所涉及的主要研究内容如下:(1)理论基础:本研究从振动波的角度切入,从理论上分析了结构中振动波的类型和传播特点。基于此,将通用结构声强表达式改写为适用于不同类型振动波和不同类型结构单元的形式,并将其拓展为矩阵的表达形式,实现了对不同类型振动波结构声强矢量场的分解,为本文研究奠定了坚实的理论基础。(2)实现途径:本研究结合具有强大的有限元建模及求解功能的ANSYS二次开发程序APDL和具有强大的矩阵计算、处理能力的MATLAB软件编译开发了结构声强矢量场求解及可视化程序,并基于本研究所提出的FLAG通讯机制,实现了航空发动机转子-支承-机匣复杂耦合系统瞬态/稳态结构声强矢量场的全自动化求解及可视化,为本文研究提供了功能强大的实现途径。(3)瞬态/稳态振动能量传递特性研究:基于以上理论基础和实现途径,建立了航空发动机整机转子-支承-机匣耦合系统模型,实现了瞬态/稳态总振动能量以及不同类型振动波所携带的振动能量分量在转子、支板和机匣间传递及耦合特性的可视化分析。从基本运动方程出发,理论推导了振动能量传递特性与结构振动特性的内在物理联系,分析了不同模态振型转子中瞬态振动能量与机械能和阻尼耗散能之间的传递、转换和平衡过程。此外,本研究提出并定义了振动能量通量比和振动能量传递率,实现了振动能量传递特性的量化分析。(4)瞬态/稳态振动能量传递控制研究:基于以上对转子-支承-机匣耦合系统中瞬态/稳态振动能量传递、耦合特性的认识,从振动能量涡流场分流、耗散机制的角度,提出了应用转轴周向环槽诱导的瞬态涡流场以及安装节和周向加肋筋诱导的稳态涡流场来降低转子和机匣振动;从振动能量耦合特性的角度,提出了应用附加反相激励载荷来阻滞振动能量传递并降低结构振动,并分析了这些措施对航空发动机部件及整机振动抑制的作用机理及效果。(5)非线性振动能量传递特性研究:基于一个螺栓预紧法兰连接的平板组件,初步探究了瞬态振动能量在非线性结构中的传递特性,为后续复杂非线性耦合结构中振动能量传递特性的分析奠定研究基础。此外,结合相平面法与结构声强法,对应分析了系统宏观运动状态变化过程与微观振动能量传递过程,实现了仅通过位移和速度这两个状态量对结构振动能量传递特性的预测,避免了瞬态结构声强矢量场实验测量带来的困难。本研究将结构声强法应用到航空发动机整机动力学研究领域,实现了转子-支承-机匣复杂耦合系统中瞬态/稳态振动能量传递特性的可视化分析。从振动能量传递的角度研究了转子不平衡力作用下航空发动机整机振动问题,揭示了瞬态/稳态振动能量在航空发动机各部件间的传递、耦合特性。此外,从瞬态/稳态振动能量传递控制的角度提出了有效的减振措施,可为航空发动机各部件及整机振动抑制方法提供有力的理论支撑和工程指导。
陶京[6](2020)在《基于S-N曲线和断裂力学的自升式平台桩腿疲劳寿命研究》文中研究表明随着陆地石油可开采储量越来越少,海洋油气藏的开采已经被世界各国所重视,越来越多自升式平台投入使用,为了保证平台在恶劣的海洋环境下能正常的完成海洋油气开采工作,对自升式平台桩腿结构进行疲劳寿命分析以及对桩腿结构危险位置进行预测显得尤为重要。本文基于S-N曲线法和断裂力学法对桩腿结构进行疲劳寿命分析,具体研究内容如下:(1)对自升式平台进行静力分析、模态分析和动力响应分析。静力分析中,在确定风载荷、波浪载荷和流载荷基础上,基于静力分析模型对桩腿进行强度校核,得到桩腿结构的危险区域主要集中在飞溅区。为避免自升式平台桩腿结构在深水区工作时发生共振,对其进行了模态分析,得到了平台结构的模态频率和振型。通过动力响应分析得到了平台的最大位移,为平台的安全预警值设置提供了理论支撑。(2)基于S-N曲线法对自升式平台桁架式桩腿进行疲劳寿命分析,并确定具体危险节点位置。根据自升式平台结构强度分析确定的危险区域,采用确定性分析理论和谱分析理论对自升式平台结构危险区域进行疲劳寿命分析。其中确定性分析法采用确定性波浪理论和疲劳累积理论对桩腿危险区域管节点进行疲劳寿命分析;而谱分析法考虑了特地海域某一时期内所有的随机波浪,该方法根据有义波高Hs、平均跨零周期Tz将随机波浪划分为不同海况,结合每个海况下的波浪谱计算得到危险节点的应力传递函数,依据疲劳累积理论计算出总的疲劳寿命。分析两种方法结果表明,确定性方法简单易行,但计算精度不高;而谱分析方法可以更好的模拟实际海况,能较准确地预测桩腿寿命。(3)基于断裂力学法对自升式平台桩腿结构危险节点进行疲劳寿命分析。桩腿结构的危险节点形状为双K型,首先在管节点表面导入异位定量的半椭圆形初始裂纹,接着计算每个位置的初始强度因子,依据裂纹扩展理论对桩腿危险管节点进行初始裂纹的扩展分析,得到每个位置的裂纹长度的扩展与循环次数之间的关系,以及不同位置的最大应力强度因子和循环次数,最终确定桩腿剩余寿命以及最危险的裂纹位置。相较于S-N曲线的疲劳累积分析方法,裂纹扩展寿命的计算考虑了在制造过程产生的不可避免的缺陷和初始裂纹,因此计算得到的疲劳寿命更短。
许玲玲[7](2020)在《杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用》文中研究指明杆件结构在实际工程中应用广泛,如框架结构、大跨空间结构、桥梁结构等。该类结构的力学行为主要包括:几何非线性行为、材料非线性行为、静动力行为、节点半刚性行为、断裂行为、接触碰撞行为等以及由以上行为构成的复合行为,如结构的局部破坏或连续性倒塌破坏等。现有数值计算方法准确处理单一结构力学行为已是一项困难的工作,若在此基础上再耦合多种行为会变得更加复杂。因此,为了对结构力学行为进行简单而精确的描述,本文以杆系离散单元法为分析手段,发展了适用于杆件结构的接触单元(如杆单元、梁单元等),提出了一系列杆件结构力学行为的定量化模拟计算方法,包括弹性行为、弹塑性行为、强震倒塌模拟、半刚性节点模拟等。现有研究成果中均假定杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧仅用于描述纯剪力引起的纯剪切变形,然而杆件结构通常长细比较大,可忽略剪切变形的影响,即根据弯曲梁理论认为切向位移(即挠度)是由剪力产生的弯曲变形引起,并非由剪力产生的截面剪切变形引起。因此,基于上述假定推导出的接触单元切向接触刚度系数无法用于杆件结构问题的求解。本文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了各方向上接触刚度系数的计算公式。以此为基础,详细阐述了杆系离散单元的基本假定和概念,推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的杆系离散单元基本公式,为复杂结构力学行为模拟提供严谨的理论支撑。杆系离散单元法中几何非线性问题和动力响应的求解会自动包含在颗粒的运动控制方程中,是一个自然过程,无需特殊处理。基于此特征,文中构建了杆件结构静、动力弹性行为分析的统一计算框架,进一步细化了杆系离散单元模拟结构弹性行为时遇到的问题。详细给出了静、动力荷载的施加方式,并构造了动力荷载下杆系离散元的阻尼模型。对若干二维、三维杆件结构进行静、动力弹性非线性行为分析,这些行为包括几何大变形、大转动、阶跃屈曲、分叉、动力响应等,验证了杆系离散单元模拟杆件结构静、动力弹性非线性行为的优势及有效性。对于材料非线性问题,本文基于杆系离散单元塑性铰法提出了杆系离散单元精细塑性铰法,该法通过切线模量和截面刚度退化系数近似考虑残余应力对接触单元刚度的削弱。分别建立了两种杆系离散单元弹塑性分析方法的计算理论,包括屈服准则、弹塑性接触本构模型、加卸载准则以及内力超过极限屈服面后的修正方法。若干算例(包括桁架、简单梁、平面框架、空间框架以及单层网壳结构)的静力弹塑性行为分析表明,杆系离散单元精细塑性铰法可近似考虑构件的塑性发展,其计算精度明显高于塑性铰法,且不会显着增加杆系离散单元的计算量;当材料为理想弹塑性、截面分布塑性不明显时,相比于塑性区法,采用杆系离散单元精细塑性铰法“性价比”更高。为了定量化精确求解多点激励下大跨空间钢结构的倒塌破坏问题,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法。建立了可考虑地震作用应变率效应的弹塑性接触本构模型,实现了杆系离散单元法的多点激励,初步建立了杆系离散单元法的并行计算技术。以一个缩尺比为1/3.5的单层球面网壳振动台试验模型为计算对象,完成了多点激励下结构的倒塌破坏全过程定量化精确仿真。此外,该倒塌试验也可用于标定杆系离散单元法进行结构连续性倒塌分析时所采用的关键结构参数。进一步对梁柱节点的半刚性行为进行模拟,提出了一种能够有效进行具有半刚性节点的钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,并推导了可考虑半刚性连接的弹塑性接触本构模型。该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。梁柱节点的半刚性行为通过虚拟的弹簧单元进行模拟,该弹簧单元以线性分配的方式将梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度,进而根据能量等效原理得到了上述接触单元刚度的修正公式,并通过独立强化模型捕捉结构的滞回性能。通过多个经典算例验证了所提方法的正确性和适用性,且系统研究了半刚性连接钢框架的几何非线性、阶跃屈曲、材料弹塑性、动力响应、断裂等多种结构力学行为。通过理论推导、大量经典数值算例、大型振动台试验校核以及程序编写表明,杆系离散单元法具有较强的精确性、通用性和稳定性。本文实现了杆件结构研究领域中诸多非线性和非连续结构力学问题的定量化仿真与分析,完善和推进了杆系离散单元法理论体系的形成,为杆件结构的复杂力学行为研究提供了强有力的技术支撑和手段。同时,杆系离散单元法作为一种崭新的数值分析方法,要将其推向实际工程应用或设计人员仍存在很多可改进和开发的空间。综上,本文的主要创新点如下:(1)文中重新定义了杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧,并严谨推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的各方向上接触单元刚度系数的计算公式,进而将杆系离散单元法的计算理论系统化;(2)提出了杆系离散单元精细塑性铰法,其可近似考虑构件的塑性发展,补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论;(3)多点激励下单层球壳强震倒塌破坏全过程定量化精确仿真的振动台试验校核。从计算方法、地震动多点输入荷载施加及计算效率三方面对杆系离散单元的计算理论进行修正,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法,有助于该法在结构连续倒塌模拟中的推广和应用;(4)提出了一种能够有效进行半刚性钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。杆系离散单元法中零长度弹簧单元并不直接参与计算,且修正后的接触单元刚度矩阵可直接代入下一步计算,过程简单易行。研究成果进一步体现了杆系离散单元法处理强非线性和非连续问题的优势。
刘文俊[8](2020)在《基于功率谱密度传递率函数的运行模态分析方法研究》文中研究说明在工程振动领域,模态参数是结构的关键属性,而模态分析则是获取模态参数的必要手段。当前,模态分析技术中的运行模态分析(Operational Modal Analysis,OMA)技术由于无需量测激励数据,降低了实验难度,因而得到了广泛的研究。但风力发电机叶片等结构存在所谓的谐激励问题,对运行模态分析技术的应用提出了挑战。近十多年来提出了基于传递率的运行模态分析(Transmissibility-based OMA,TOMA)方法,能够根据多工况响应数据识别结构模态,同时解决了困扰已久的谐激励问题,成为当前的研究热点。作为TOMA方法中的一种,功率谱密度传递率(Power Spectrum Density Transmissibility,PSDT)以及基于功率谱密度传递率的运行模态分析(PSDT-based OMA,PSDTOMA)方法是近几年出现的新概念、新方法。一般认为该方法继承了TOMA类方法的优势,并拥有仅依据单一工况响应数据就可估计模态参数的显着特点,所以对于解决风机叶片的谐激励问题具备良好潜力。为此,本文以PSDTOMA方法为研究对象,结合风机叶片这类实际应用,从基础理论、应用效果、计算方法等方面对其进行了系统性的研究。主要包括以下工作与结论:首先,从PSDT的基本概念出发,推导了PSDT基于响应信息、激励与系统特性、激励相干性的三种表述形式,由此获得了PSDT在不同激励相干性条件下的性质及PSDTOMA方法提取模态参数的基本原理,并对PSDTOMA方法的适用性进行了深入探究,最后利用数值算例和物理实验验证了这些结论;其次,对不同运行状态下的风机叶片进行运行模态分析,得出叶片所受风荷载的特点,并使用PSDTM-SVD法提取叶片的模态参数,从而发现了PSDTOMA方法的适用性问题,由此作了深入分析。结果表明,PSDTOMA方法可以直接应用在非旋转叶片中,但仍不能解决风机旋转叶片的谐激励问题,该方法有待进一步改进;最后,为了对PSDTOMA方法的研究与改进提供基础,对基于PSDT的伪频响函数矩阵进行了研究并构建对应的伪输出响应矩阵,结合频域-空间域分解(Frequency-Spatial Domain Decompose,FSDD)方法,提出了PSDT-FSDD法,并利用五自由度系统数值算例对比分析了PSDT-FSDD法与FSDD法之间的差异。结果表明,PSDT-FSDD法可以达到FSDD法的精度。
李辉[9](2020)在《大功率舰船用齿轮箱箱体结构的减振降噪方法研究》文中指出作为舰船动力传动装置的主要噪声源之一,齿轮箱的振动与噪声对舰船隐蔽性及工作性能具有重大影响。齿轮箱所发出的噪声绝大部分是以结构噪声的形式通过箱体壁面振动向外辐射,故对箱体的声振特性进行分析,继而降低其振动与噪声水平具有重要意义。本文针对某大型复杂齿轮箱箱体展开研究,根据声振特性分析结果,通过在箱体加筋和附加阻尼,达到减振降噪的目的。对大型复杂箱体几何模型进行简化,对箱体模态进行分析,研究了箱体模态振型的特点;基于模态叠加理论计算了简谐激励下箱体在1~900Hz以内关键响应点的加速度振动级;建立了声学分析的速度边界条件,利用边界元法求得了齿轮箱体的噪声辐射特性;对箱体声学板块贡献量进行分析,将对箱体声功率贡献较大的位置作为重点优化区域。考虑到箱体多由薄壁结构组成,建立加筋板模型,分析筋的数量、位置及尺寸对结构声振特性的影响,发现加筋对于薄板结构的减振降噪具有较好的效果,其中根据优势模态的模态振型优化加强筋位置、增加筋的截面尺寸(高度、宽度)、增大筋的高宽比均能不同程度降低结构振动及噪声水平。在薄板上附加阻尼,验证阻尼复合模型的准确性;研究了阻尼材料参数对结构的影响,并据此选择了阻尼材料;计算不同基层厚度下,不同类型、阻尼厚度的阻尼结构的模态阻尼比,分析可知约束阻尼减振效果要优于自由阻尼;确定了依据声学板块贡献量原则进行阻尼敷设。根据加筋及阻尼对薄壁结构特性的分析结果,首先建立具有不同数量、位置及尺寸筋的箱体,对比特定频段(447~562Hz)下的振动噪声水平,确定了箱体的加筋形式;其次在箱体声学贡献大的位置敷设阻尼,分析不同阻尼厚度下复合箱体的减振降噪效果,最终确定优化方案,与原箱体相比,其总声功率级下降12.6d B,平均加速度级下降17.8d B。
黄海阳[10](2020)在《基于自适应的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别》文中研究指明模态参数(模态固有频率、振型和阻尼比)能够反应结构的动力学特性,进而可应用于结构动态设计、故障诊断等。工作模态分析(Operational Modal Analysis,OMA)能够仅从振动传感器收集到的振动响应信号中识别出结构的模态参数,但仅适合线性时不变结构且无法在线实时识别。本文在基于主成分分析、盲源分离和流形学习的工作模态分析方法的基础上,结合了滑动窗、在线递推、增量学习等方法,实现了线性慢时变结构的工作模态参数在线实时识别,主要内容如下:(1)提出了基于窗函数和窗长度自适应选取的滑动窗主成分分析(PCA)的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别方法。该方法将相邻模态之间的方差贡献率差值的绝对值作为自适应指标(AI),在PCA分解之前根据AI选取窗函数和窗长度,避免发生模态交换,提高算法对线性慢时变结构的模态振型和固有频率的识别精度。在质量慢时变的三自由度系统和密度慢时变的悬臂梁的仿真实验结果表明,该方法比矩形窗固定步长的滑动PCA方法具有更好的识别精度。(2)提出了基于滑动窗变步长独立等变自适应(EASI)的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别方法。首先,基于盲源分离和工作模态参数问题的相似性,提出将变步长EASI算法应用于模态参数识别。之后,选取指数衰减和时间递减两种变步长方法,再结合滑动窗,提出滑动窗变步长EASI方法对线性慢时变结构的模态振型和固有频率进行在线实时识别。在质量慢时变的三自由度系统和密度慢时变的悬臂梁的结果表明,与滑动窗固定步长EASI、变步长EASI方法相比,滑动窗变步长EASI方法具有更好的时变跟踪能力、识别精度和收敛速度。(3)提出了基于滑动窗的增量局部线性嵌入(LLE)的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别方法。该方法结合了流形学习中的LLE算法、滑动窗和增量学习,达到递推的删除旧数据、增加新数据、更新识别模型和跟踪时变特性的目的,利用Arnoldi方法计算低维嵌入。在质量慢时变的三自由度系统和密度慢时变的悬臂梁结果表明,该方法与正交迭代、逆迭代方法识别的线性慢时变结构的模态振型和固有频率有较高精度,与滑动窗LLE方法相比,运算时间更少。
二、GDR法在大型结构模态分析中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GDR法在大型结构模态分析中的应用(论文提纲范文)
(1)基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统模态分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.1.1 课题的研究背景 |
1.1.2 存在问题及解决方案 |
1.1.3 课题来源及课题研究意义 |
1.2 子结构法国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 行星齿轮传动系统模态分析研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 系统模型的子结构划分与前置处理 |
2.1 引言 |
2.2 子结构法基本理论 |
2.2.1 子结构法原理 |
2.2.2 子结构法动力学方程的建立 |
2.3 子结构法的优缺点 |
2.4 行星轮双排并联齿轮传动的传动原理 |
2.5 行星轮双排并联齿轮传动系统的子结构划分 |
2.6 行星轮双排并联齿轮传动系统的模型建立与前置处理 |
2.6.1 系统模型建立 |
2.6.2 系统模型前置处理 |
2.6.3 各子结构的边界条件设置 |
2.7 本章小结 |
3 传动系统模态分析 |
3.1 引言 |
3.2 关键零部件模态分析 |
3.3 子结构模态分析 |
3.4 行星轮双排并联齿轮传动系统的子结构模态信息提取 |
3.5 行星轮双排并联齿轮传动系统的模态综合 |
3.6 传动系统的子结构法分析结果对比及分析 |
3.7 本章小结 |
4 行星轮双排并联齿轮传动系统的结果修正 |
4.1 引言 |
4.2 模型修正基本理论 |
4.3 模型修正流程 |
4.4 本章小结 |
5 系统模型结构优化分析 |
5.1 引言 |
5.2 优化原理 |
5.3 行星轮双排并联齿轮传动系统行星轮与行星架优化 |
5.3.1 行星架优化 |
5.3.2 行星轮优化 |
5.4 优化后关键零部件模态分析 |
5.4.1 优化后行星架模态分析 |
5.4.2 优化后行星轮模态分析 |
5.5 优化后子结构模态分析 |
5.5.1 输出子结构模态分析 |
5.5.2 传动子结构模态分析 |
5.6 优化结果及分析 |
5.7 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 论文的主要工作 |
6.2 论文的工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介及读研期间主要科研成果 |
(2)张拉薄膜结构力学特性分析及三棱柱式薄膜支撑臂设计(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 国外空间薄膜结构研究现状 |
1.2.2 国内空间薄膜结构研究现状 |
1.2.3 薄膜结构力学特性研究现状 |
1.3 空间薄膜结构研究现状简析 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 张拉薄膜结构应力叠加法与自由振动方程 |
2.1 引言 |
2.2 角点张拉矩形薄膜的应力叠加 |
2.3 多点张拉矩形薄膜的应力叠加 |
2.3.1 矩形薄膜应力叠加组 |
2.3.2 角点拉力作用下的应力计算 |
2.3.3 长边点拉力作用下的应力计算 |
2.3.4 宽边点拉力作用下的应力计算 |
2.4 张拉薄膜结构的自由振动方程 |
2.4.1 薄膜单元 |
2.4.2 薄膜自由振动方程 |
2.4.3 基于应力叠加法的结构模态分析流程 |
2.5 本章小结 |
第3章 张拉薄膜结构应力叠加法仿真与实验验证 |
3.1 引言 |
3.2 张拉薄膜应力分布仿真验证 |
3.2.1 角点张拉薄膜应力分布仿真验证 |
3.2.2 多点张拉薄膜应力分布仿真验证 |
3.3 张拉薄膜结构模态实验验证 |
3.3.1 薄膜动力学实验平台设计 |
3.3.2 角点张拉薄膜结构模态实验验证 |
3.3.3 多点张拉薄膜结构模态实验验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于应力叠加法的张拉薄膜结构力学特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 角点张拉薄膜结构力学特性分析 |
4.2.1 应力分布分析 |
4.2.2 结构模态分析 |
4.3 多点张拉薄膜结构应力分析 |
4.3.1 长宽比对应力分布的影响 |
4.3.2 长边拉力点密度对应力分布的影响 |
4.3.3 宽边拉力点密度对应力分布的影响 |
4.4 拉力值对张拉薄膜力学特性影响分析 |
4.4.1 长边点拉力值 |
4.4.2 宽边点拉力值 |
4.5 本章小结 |
第5章 三棱柱式展开薄膜支撑臂优化设计与实验 |
5.1 引言 |
5.2 三棱柱式薄膜支撑臂构型设计与建模 |
5.2.1 三棱柱式薄膜支撑臂构型设计 |
5.2.2 豆荚杆建模 |
5.2.3 三棱柱桁架单元 |
5.2.4 三棱柱桁架等效梁模型 |
5.2.5 支撑臂张拉等效模型 |
5.3 基于豆荚杆的三棱柱桁架设计 |
5.3.1 三棱柱桁架弯曲变形分析 |
5.3.2 豆荚杆截面参数优选 |
5.4 支撑臂张拉参数优化设计 |
5.4.1 张拉支撑臂优化模型 |
5.4.2 支撑臂张拉参数优化 |
5.5 薄膜支撑臂原理样机动力学实验 |
5.5.1 原理样机设计 |
5.5.2 动力学测试 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(3)大型风机叶片结构损伤诊断及疲劳寿命预测研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 风电行业发展概况 |
1.3 叶片结构损伤识别的研究现状 |
1.4 叶片疲劳寿命的研究现状 |
1.5 论文的主要内容与结构安排 |
2 风机叶片载荷分析理论基础 |
2.1 风机叶片受载概况 |
2.1.1 载荷分析理论 |
2.1.2 叶片载荷计算 |
2.2 疲劳分析理论 |
2.2.1 S-N曲线及条件疲劳极限 |
2.2.2 疲劳损伤累积理论 |
2.3 运用GH-Bladed获取叶片载荷 |
2.3.1 GH-Bladed软件简介 |
2.3.2 风力机参数定义 |
2.3.3 输出动态载荷 |
2.4 本章小结 |
3 风机叶片有限元建模 |
3.1 Solid Works软件简介 |
3.2 叶片三维模型的生成 |
3.2.1 叶片结构及翼型 |
3.2.2 翼型坐标转换 |
3.2.3 叶片三维建模 |
3.3 ANSYS Workbench软件简介 |
3.3.1 有限元分析方法简介 |
3.3.2 Workbench平台简介 |
3.4 叶片有限元模型的生成 |
3.4.1 设置材料属性及铺层设计 |
3.4.2 网格划分 |
3.5 叶片瞬态动力学分析 |
3.5.1 瞬态动力学简介 |
3.5.2 叶片应力分析 |
3.6 本章小结 |
4 基于应变模态的风机叶片损伤诊断 |
4.1 叶片常见的损伤类型 |
4.1.1 表层脱落 |
4.1.2 雷击 |
4.1.3 螺栓断裂失效 |
4.1.4 覆冰 |
4.1.5 裂纹及开裂 |
4.2 叶片损伤识别的常用方法 |
4.2.1 声发射检测技术 |
4.2.2 热成像检测技术 |
4.2.3 超声波检测技术 |
4.2.4 直接观察法 |
4.2.5 振动检测技术 |
4.2.6 其他检测技术 |
4.3 基于应变模态的风机叶片损伤识别 |
4.3.1 应变模态损伤识别的理论基础 |
4.3.2 叶片损伤结构有限元模型的建立 |
4.3.3 风机叶片位移模态分析 |
4.3.4 风机叶片应变模态分析 |
4.3.5 基于应变模态差分曲线的损伤定位 |
4.4 本章小结 |
5 风机叶片疲劳寿命预测 |
5.1 风况参数 |
5.2 基于nCode的疲劳分析 |
5.2.1 nCode软件简介 |
5.2.2 叶片疲劳分析 |
5.2.3 联合Workbench和 ANSYS经典界面提取危险节点应力 |
5.2.4 雨流计数法 |
5.3 叶片疲劳寿命预测 |
5.3.1 风机叶片疲劳寿命的模糊性 |
5.3.2 隶属函数 |
5.3.3 风机叶片疲劳寿命模糊估计理论 |
5.3.4 风机叶片寿命估算 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
攻读学位期间授权专利情况 |
攻读硕士学位期间参加科研项目情况 |
(4)基于功率谱密度传递比(PSDT)的桥梁工作模态参数识别及误差分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 振动响应传递比函数在模态分析中应用研究 |
1.2.1 振动响应传递比函数分类及其性质 |
1.2.2 局部传递比在模态分析中应用 |
1.2.3 传递比矩阵在模态分析中应用 |
1.3 功率谱估计误差及其应用文献综述 |
1.3.1 功率谱估计误差分析研究 |
1.3.2 若干应用 |
1.4 论文主要研究内容 |
1.5 论文创新点 |
第二章 基于振动响应传递比函数的模态参数识别 |
2.1 传统工作模态参数识别频域方法 |
2.2 基于多载荷工况下振动响应传递比的工作模态分析技术 |
2.2.1 基本定义 |
2.2.2 单点激励下振动响应传递比特性 |
2.2.3 多点激励下振动响应传递比特性 |
2.2.4 模态参数识别 |
2.3 基于单载荷工况下功率谱密度传递比的工作模态分析技术 |
2.3.1 基本定义及特性 |
2.3.2 功率谱密度传递比驱动峰值法 |
2.3.3 功率谱密度传递比驱动最小二乘复频域法 |
2.4 数值算例 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于振动响应传递比模态参数识别的实桥应用 |
3.1 安庆长江铁路大桥环境激励试验 |
3.1.1 桥梁简介 |
3.1.2 结构工作模态参数识别 |
3.2 青洲闽江大桥环境激励试验 |
3.2.1 桥梁简介 |
3.2.2 结构工作模态参数识别 |
3.3 虹桥环境激励试验 |
3.3.1 桥梁简介 |
3.3.2 结构工作模态参数识别 |
3.4 斜拉桥动力特性讨论 |
3.5 本章小结 |
第四章 功率谱密度传递比估计与模态参数的误差分析 |
4.1 谱估计误差在功率谱密度传递比估计及其模态分析中传播分析 |
4.1.1 谱估计误差公式及基本假定 |
4.1.2 功率谱密度传递比误差传递公式的推导 |
4.1.3 功率谱估计与功率谱密度传递比误差对比分析 |
4.1.4 基于误差传递公式的模态参数误差分析 |
4.2 贝叶斯框架下振动响应传递比驱动的模态参数的误差量化 |
4.2.1 振动响应传递比概率模型的模态域表达 |
4.2.2 基于贝叶斯理论的模态参数不确定性量化 |
4.3 本章小结 |
第五章 PSDT及其识别模态参数误差分析:算例分析 |
5.1 数值算例 |
5.1.1 推导假定验证 |
5.1.2 PSDT与 PSD变异性比较 |
5.1.3 PSD的估计参数分析 |
5.1.4 PSDT的估计参数分析 |
5.1.5 模态参数误差量化 |
5.2 青洲闵江斜拉桥模态参数误差分析 |
5.2.1 PSD的估计参数分析 |
5.2.2 PSDT的估计参数分析 |
5.2.3 模态参数误差量化 |
5.3 虹桥模态参数误差分析 |
5.3.1 PSD的估计参数分析 |
5.3.2 PSDT的估计参数分析 |
5.3.3 模态参数误差量化 |
5.4 安庆长江铁路斜拉桥模态参数误差分析 |
5.4.1 PSD的估计参数分析 |
5.4.2 PSDT的估计参数分析 |
5.4.3 模态参数误差量化 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 论文的主要工作和结论 |
6.2 进一步的研究工作 |
参考文献 |
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况 |
(5)基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 选题的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 航空发动机振动问题研究与发展历程 |
1.2.1.1 转子系统 |
1.2.1.2 转子-轴承耦合系统 |
1.2.1.3 转子-支承-机匣耦合系统 |
1.2.2 航空发动机整机动力学研究现状 |
1.2.3 振动传递特性研究方法发展历程 |
1.2.3.1 传递路径分析方法 |
1.2.3.2 功率流法 |
1.2.4 结构声强法理论与实验研究现状 |
1.2.4.1 结构声强法理论与数值研究现状 |
1.2.4.2 结构声强法实验与测量研究现状 |
1.2.5 小结 |
1.3 本文的主要工作 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究方法 |
1.3.3 研究内容 |
第2章 结构声强法理论 |
2.1 概述 |
2.2 振动波理论 |
2.2.1 纵波 |
2.2.2 横波 |
2.2.2.1 剪切波 |
2.2.2.2 扭转波 |
2.2.3 弯曲波 |
2.3 结构声强法 |
2.3.1 通用表述 |
2.3.2 不同类型振动波表述 |
2.3.2.1 纵波所传递的振动能量 |
2.3.2.2 剪切波所传递的振动能量 |
2.3.2.3 扭转波所传递的振动能量 |
2.3.2.4 弯曲波所传递的振动能量 |
2.3.3 不同结构单元表述 |
2.3.3.1 板壳单元 |
2.3.3.2 梁单元 |
2.3.3.3 实体结构单元 |
2.4 本章小结 |
第3章 结构声强矢量场求解与可视化 |
3.1 概述 |
3.2 有限单元法基本原理与步骤 |
3.3 FLAG通讯机制 |
3.4 通用求解程序 |
3.5 物理空间与计算空间转换 |
3.6 振动能量流线可视化 |
3.7 可行性与准确性验证 |
3.7.1 算例一 |
3.7.2 算例二 |
3.8 本章小结 |
第4章 双转子-支承-机匣耦合系统瞬态振动能量传递特性 |
4.1 概述 |
4.2 双转子-支承-机匣耦合系统 |
4.3 全局瞬态结构声强矢量场求解与可视化 |
4.3.1 通用求解程序预留接口命令输入 |
4.3.2 收敛性分析 |
4.3.3 准确性分析(网格无关性验证) |
4.4 耦合系统全局瞬态振动能量传递特性分析 |
4.4.1 瞬态结构声强场频响特性 |
4.4.2 转子、支板、机匣部件间瞬态振动能量传递特性分析 |
4.5 机匣不同类型振动波瞬态振动能量传递特性分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 结构声强与结构振动特性内在物理联系 |
5.1 概述 |
5.2 结构声强的量纲 |
5.3 内在物理联系的理论分析 |
5.4 转子模态振型对振动能量传递特性的影响 |
5.4.1 概述 |
5.4.2 一阶弯曲模态 |
5.4.3 锥动模态 |
5.4.4 平动模态 |
5.4.5 小结 |
5.5 基于瞬态振动能量传递控制的转子振动抑制研究 |
5.5.1 带有周向环槽的低压转子结构 |
5.5.2 周向环槽对瞬态振动能量传递特性的影响分析 |
5.5.3 验证周向环槽对转子弯曲振动的抑制作用 |
5.6 本章小结 |
第6章 稳态振动能量传递特性及减振应用 |
6.1 概述 |
6.2 机匣稳态振动能量传递特性分析 |
6.2.1 航空发动机整机机匣耦合结构 |
6.2.2 机匣稳态结构声强矢量场求解及可视化 |
6.2.3 机匣模态分析 |
6.2.4 振动能量通量比 |
6.2.5 结果分析与讨论 |
6.3 机匣稳态振动能量耦合特性分析 |
6.3.1 理论分析 |
6.3.2 数值验证 |
6.3.3 附加反相激励载荷对振动能量传递控制及振动抑制的作用 |
6.3.3.1 概述 |
6.3.3.2 带孔板件结构模型 |
6.3.3.3 附加反相激励载荷对振动能量传递特性的影响 |
6.3.3.4 附加反相激励载荷对结构振动的抑制作用 |
6.4 稳态振动能量涡流场在振动抑制中的作用 |
6.4.1 安装节诱导的振动能量涡流场 |
6.4.1.1 单转子-支承-机匣耦合模型 |
6.4.1.2 安装节位置对振动能量传递特性的影响分析 |
6.4.1.3 时、频域中机匣组件减振有效性评估 |
6.4.2 机匣周向加肋筋诱导的振动能量涡流场 |
6.4.2.1 带有周向加肋筋的机匣-支承-转子耦合系统 |
6.4.2.2 振动能量传递率 |
6.4.2.3 机匣模态分析 |
6.4.2.4 加肋与未加肋机匣稳态结构声强矢量场 |
6.4.2.5 能量涡流场对稳态振动能量传递率的影响 |
6.5 本章小结 |
第7章 非线性结构中振动能量传递特性初步探究 |
7.1 概述 |
7.2 考虑非线性接触的螺栓预紧法兰连接平板组件 |
7.3 非线性瞬态结构声强矢量场求解与可视化 |
7.4 非线性瞬态振动能量传递特性 |
7.4.1 F1 沿+z方向加载 |
7.4.2 F1 沿-z方向加载 |
7.5 微观振动能量传递过程与宏观运动状态变化过程对应分析 |
7.5.1 阻尼及外部激励载荷作用下的相轨迹 |
7.5.2 相轨迹与瞬态结构声强矢量场映射关系分析 |
7.6 本章小结 |
结论、创新点与展望 |
参考文献 |
附录A FLAG通讯机制APDL命令流及MATLAB脚本语言 |
附录B 瞬态转子不平衡力载荷表命令流 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(6)基于S-N曲线和断裂力学的自升式平台桩腿疲劳寿命研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 自升式平台疲劳分析研究现状 |
1.2.1 基于S-N曲线疲劳寿命分析方法的研究现状 |
1.2.2 基于断裂力学疲劳寿命分析方法的研究现状 |
1.2.3 总结 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 疲劳寿命分析方法 |
2.1 疲劳及其机理 |
2.2 S-N曲线法 |
2.2.1 简化分析法 |
2.2.2 确定性分析法 |
2.2.3 谱分析法 |
2.3 断裂力学法 |
2.3.1 paris断裂力学法 |
2.3.2 应力强度因子K |
2.3.3 复合型裂纹的断裂判据 |
2.3.4 J积分 |
2.3.5 裂纹尖端张开位移CTOD |
2.4 本章小结 |
第三章 波流作用下的自升式平台桩腿结构强度分析 |
3.1 自升式平台简介 |
3.2 自升式平台的主要性能参数 |
3.3 有限元模型建立 |
3.3.1 平台静力分析有限元模型 |
3.3.2 平台动力分析有限元模型 |
3.4 风载荷 |
3.5 波浪载荷 |
3.5.1 确定性波浪理论 |
3.5.2 随机波浪理论 |
3.5.3 波浪载荷计算 |
3.6 结构强度分析及结果 |
3.6.1 静力分析及结果 |
3.6.2 平台模态分析 |
3.6.3 动力响应计算 |
3.7 本章小节 |
第四章 基于S-N曲线法的桁架式桩腿疲劳寿命研究 |
4.1 Framework模块介绍 |
4.2 桩腿结构的危险区域以及海况数据统计 |
4.2.1 桩腿结构危险区域 |
4.2.2 海况数据统计 |
4.3 S-N曲线选择 |
4.4 疲劳寿命评估以及桩腿结构危险节点预测 |
4.4.1 基于确定性分析法的桩腿结构疲劳寿命评估 |
4.4.2 基于谱分析法的桩腿结构疲劳寿命评估 |
4.4.3 桩腿结构危险点预测 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于断裂力学法的桩腿危险管节点疲劳寿命研究 |
5.1 疲劳裂纹软件分析 |
5.2 疲劳裂纹扩展参数的计算和确定 |
5.2.1 异位定量初始裂纹的导入 |
5.2.2 应力强度因子计算 |
5.2.3 裂纹扩展模拟 |
5.3 疲劳裂纹扩展寿命计算 |
5.4 桩腿危险管节点的裂纹敏感位置分析 |
5.5 S-N曲线方法和断裂力学法结果对比分析 |
5.6 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
发表文章目录 |
致谢 |
(7)杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 杆件结构力学复合行为分析研究现状 |
1.2.2 颗粒离散单元法研究及在结构工程中的应用现状 |
1.3 本文主要工作 |
1.3.1 研究出发点及思路 |
1.3.2 主要研究工作 |
第二章 杆系离散单元法的基本理论与公式推导 |
2.1 引言 |
2.2 杆系离散单元法的基本概念 |
2.2.1 颗粒描述 |
2.2.2 颗粒运动描述 |
2.2.3 接触单元描述 |
2.3 面向轴力杆单元的杆系离散单元法 |
2.3.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
2.3.2 颗粒所受内力计算 |
2.3.3 颗粒所受等效外力计算 |
2.3.4 作用在等效梁上的均布力的等效外力计算 |
2.3.5 计算流程 |
2.4 面向平面梁单元的杆系离散单元法 |
2.4.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
2.4.2 颗粒所受内力计算 |
2.4.3 颗粒所受外力计算 |
2.5 平面梁单元向空间梁单元的进化 |
2.5.1 面向空间梁单元的颗粒运动方程 |
2.5.2 面向空间梁单元的接触本构模型 |
2.5.3 面向空间梁单元的各方向接触刚度系数 |
2.6 颗粒质量与转动惯量的计算与修正 |
2.7 初始条件和边界条件施加 |
2.8 计算参数 |
2.8.1 阻尼的选取 |
2.8.2 时间步长的选取 |
2.8.3 杆系离散单元模型的建立原则 |
2.9 杆系离散单元法与显式有限单元法的区别与联系 |
2.10 小结 |
第三章 结构静、动力弹性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
3.1 研究背景与分析思路 |
3.1.1 研究背景 |
3.1.2 结构静、动力弹性问题的杆系离散单元分析思路及计算流程 |
3.2 荷载施加 |
3.2.1 静荷载施加 |
3.2.2 动荷载施加 |
3.3 动荷载下阻尼模型的构造 |
3.3.1 新的阻尼模型 |
3.3.2 不同阻尼模型下结构的动力响应 |
3.4 静荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
3.4.1 自由端受集中荷载作用的悬臂梁 |
3.4.2 William Toggle框架的阶跃屈曲现象 |
3.4.3 空间六角星型穹顶结构 |
3.4.4 22m跨单层球面网壳的静力稳定分析 |
3.5 动荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
3.5.1 L形框架的非线性动力弹性行为分析 |
3.5.2 浅圆拱的静、动力弹性行为分析 |
3.5.3 平面钢框架的静、动力弹性行为分析 |
3.5.4 双跨、六层Orbison钢框架的动力弹性行为分析 |
3.6 小结 |
第四章 结构弹塑性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
4.1 研究背景与分析思路 |
4.2 屈服准则-截面极限屈服面方程 |
4.2.1 塑性铰法可用的屈服准则 |
4.2.2 精细塑性铰法可用的屈服准则 |
4.3 不考虑截面塑性开展的塑性铰法 |
4.3.1 弹塑性接触本构模型 |
4.3.2 加卸载准则 |
4.4 可近似考虑截面塑性开展的精细塑性铰法 |
4.4.1 弹塑性接触本构模型 |
4.4.2 加卸载准则 |
4.5 内力超过极限屈服面后的修正 |
4.6 考虑几何材料双非线性的杆系离散单元计算流程 |
4.7 杆件结构的弹塑性行为分析 |
4.7.1 基于塑性铰法的平面桁架弹塑性行为分析 |
4.7.2 基于精细塑性铰法的平面杆件结构弹塑性行为分析 |
4.7.3 六层空间框架和二十层空间框架的弹塑性分析 |
4.7.4 K6型单层网壳结构弹塑性分析 |
4.8 小结 |
第五章 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法研究 |
5.1 研究背景与分析思路 |
5.2 地震动多点激励的杆系离散元模拟 |
5.2.1 位移法 |
5.2.2 大质量法 |
5.2.3 位移法和大质量法的对比分析 |
5.3 可考虑地震作用应变率效应的接触本构模型 |
5.3.1 钢材的静态本构模型 |
5.3.2 应变率效应 |
5.4 基于Open MP的杆系离散元并行计算方法 |
5.5 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算流程 |
5.6 多点激励振动台倒塌试验验证 |
5.6.1 K6 型单层球面网壳多点激励振动台倒塌试验概况 |
5.6.2 K6 型单层球面网壳多点激励振动台试验模型强震倒塌全过程仿真 |
5.7 小结 |
第六章 半刚性连接钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法研究 |
6.1 研究背景与分析思路 |
6.2 半刚性连接模型 |
6.3 考虑二维半刚性连接的弹性杆系离散元计算方法 |
6.3.1 虚拟的二维零长度弹簧单元 |
6.3.2 考虑半刚性连接的接触单元刚度修正公式 |
6.3.3 半刚性连接的滞回行为模拟 |
6.3.4 半刚性钢框架静、动力分析的杆系离散单元计算流程 |
6.3.5 半刚性连接杆件结构的弹性行为分析 |
6.4 考虑三维半刚性连接的弹塑性杆系离散元计算方法 |
6.4.1 虚拟的三维零长度弹簧单元 |
6.4.2 考虑三维半刚性连接的接触单元弹性刚度修正公式 |
6.4.3 考虑三维半刚性连接的接触单元弹塑性刚度修正公式 |
6.4.4 半刚性连接杆系结构的弹塑性行为分析 |
6.5 小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 不足与展望 |
参考文献 |
攻读博士期间相关科研成果 |
致谢 |
(8)基于功率谱密度传递率函数的运行模态分析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 OMA技术与TOMA方法 |
1.3 风机模态分析的研究现状与发展 |
1.4 本文的主要内容与思路 |
2 PSDT的概念及性质 |
2.1 引言 |
2.2 PSDT的定义及表述 |
2.2.1 PSDT的定义 |
2.2.2 PSDT的不同表述 |
2.3 PSDT与激励相干性 |
2.4 PSDT与模态参数 |
2.5 PSDTM-SVD法 |
2.6 小结 |
3 对风机叶片的运行模态分析和问题的提出 |
3.1 引言 |
3.2 仿真软件与典型风机 |
3.2.1 FAST软件 |
3.2.2 NREL5MW风机 |
3.3 风荷载的组成 |
3.4 对非旋转叶片的模态分析 |
3.5 对旋转叶片的模态分析 |
3.5.1 叶片有限元模型的建立 |
3.5.2 旋转叶片的模态分析问题 |
3.6 小结 |
4 对PSDTOMA方法适用性的研究 |
4.1 引言 |
4.2 从理论角度的分析 |
4.3 数值算例 |
4.4 物理实验 |
4.5 小结 |
5 基于FDD类方法实现PSDTOMA |
5.1 引言 |
5.2 响应输出矩阵与模态参数 |
5.2.1 输出功率谱密度矩阵 |
5.2.2 伪频响函数矩阵 |
5.3 PSDT-FSDD法 |
5.4 数值算例 |
5.5 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 本文主要工作 |
6.2 结论与创新性 |
6.3 后续工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(9)大功率舰船用齿轮箱箱体结构的减振降噪方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 齿轮箱振动噪声及分析方法研究现状 |
1.2.2 箱体减振降噪措施研究现状 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 齿轮箱箱体的有限元建模及声振特性分析 |
2.1 箱体有限元建模 |
2.1.1 几何模型简化 |
2.1.2 单元特性 |
2.1.3 网格划分 |
2.2 模态分析 |
2.2.1 模态分析基本理论 |
2.2.2 材料属性及边界条件 |
2.2.3 模态分析结果 |
2.3 箱体的谐响应分析 |
2.3.1 谐响应分析基本理论 |
2.3.2 谐响应计算 |
2.4 箱体的辐射噪声分析 |
2.4.1 噪声辐射相关理论 |
2.4.2 声学模型建立 |
2.4.3 箱体辐射噪声分析 |
2.4.4 声学贡献量分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 加筋板结构声振特性分析 |
3.1 加强筋数量对结构声振特性的影响 |
3.2 加强筋位置对结构声振特性的影响 |
3.3 加强筋尺寸对结构声振特性的影响 |
3.3.1 筋的宽度对结构声振特性的影响 |
3.3.2 筋的高度对结构声振特性的影响 |
3.3.3 筋的高宽比对结构声振特性的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 阻尼薄壁复合结构的研究 |
4.1 阻尼复合结构的分析方法 |
4.1.1 阻尼结构的耗能机理 |
4.1.2 阻尼结构的有限元建模与分析 |
4.2 阻尼材料参数的影响及选择 |
4.3 阻尼复合结构设计 |
4.4 阻尼敷设位置分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 齿轮箱箱体减振降噪效果分析 |
5.1 箱体加筋的减振降噪效果 |
5.1.1 不同数量加强筋 |
5.1.2 不同位置加强筋 |
5.1.3 不同尺寸加强筋 |
5.2 箱体附加阻尼的减振降噪效果 |
5.2.1 复合箱体的建立 |
5.2.2 不同阻尼敷设位置 |
5.2.3 不同阻尼厚度 |
5.3 本章小节 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(10)基于自适应的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 时变结构工作模态参数识别研究现状 |
1.2.2 滑动窗方法研究现状 |
1.2.3 基于线性时变盲源分离的工作模态参数识别研究现状 |
1.2.4 基于增量流形学习的工作模态参数识别研究现状 |
1.3 论文主要内容和结构安排 |
1.3.1 本文的主要内容 |
1.3.2 论文结构安排 |
第2章 基于自适应窗函数和窗长度MWPCA的SLTV结构工作模态参数在线实时识别 |
2.1 基于滑动窗的时变结构模态参数识别 |
2.2 基于自适应滑动窗主成分分析的工作模态参数识别 |
2.2.1 滑动窗主成分分析方法存在的问题 |
2.2.2 基于自适应窗函数和窗长度PCA的线性慢时变结构 |
2.3 线性慢时变结构仿真 |
2.3.1 线性时变离散三自由度的弹簧振子系统仿真 |
2.3.2 线性时变悬臂梁有限元仿真 |
2.3.3 评价指标 |
2.4 自适应窗函数和窗长的PCA在SLTV结构上的数值仿真验证 |
2.4.1 线性时变三自由度仿真结果 |
2.4.2 线性时变悬臂梁仿真结果 |
2.4.3 结果分析 |
2.5 小结 |
第3章 基于滑动窗变步长EASI的SLTV结构工作模态参数在线实时识别 |
3.1 基于固定步长EASI方法的工作模态参数识别 |
3.2 基于滑动窗变步长EASI的工作模态参数在线识别 |
3.2.1 滑动窗变步长EASI方法 |
3.2.2 工作模态分析与滑动窗变步长EASI |
3.2.3 方法的理论分析和比较 |
3.3 滑动窗变步长EASI在SLTV结构上的数值仿真验证 |
3.3.1 线性时变三自由度仿真结果 |
3.3.2 线性时变悬臂梁仿真结果 |
3.3.3 结果分析 |
3.4 小结 |
第4章 基于滑动窗增量LLE的SLTV结构工作模态参数在线实时识别 |
4.1 基于滑动窗增量LLE算法 |
4.1.1 基于滑动窗增量邻域图更新 |
4.1.2 基于滑动窗增量权重计算 |
4.1.3 基于滑动窗增量低维嵌入 |
4.2 基于滑动窗增量LLE的线性慢时变结构工作模态参数识别 |
4.3 滑动窗增量LLE在SLTV结构上的数值仿真验证 |
4.3.1 线性时变三自由度仿真结果 |
4.3.2 线性时变悬臂梁仿真结果 |
4.3.3 结果分析 |
4.4 小结 |
第5章总结与展望 |
5.1 创新点和工作内容总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
个人简历 |
攻读硕士学位期间发表(录用)论文情况 |
攻读硕士学位期间参与申请的发明专利 |
攻读硕士学位期间获奖情况 |
四、GDR法在大型结构模态分析中的应用(论文参考文献)
- [1]基于子结构法的行星轮双排并联齿轮传动系统模态分析[D]. 徐瑞. 安徽理工大学, 2021(02)
- [2]张拉薄膜结构力学特性分析及三棱柱式薄膜支撑臂设计[D]. 李冰岩. 哈尔滨工业大学, 2021
- [3]大型风机叶片结构损伤诊断及疲劳寿命预测研究[D]. 韩桐桐. 青岛科技大学, 2021(02)
- [4]基于功率谱密度传递比(PSDT)的桥梁工作模态参数识别及误差分析[D]. 孙倩. 合肥工业大学, 2020(01)
- [5]基于结构声强可视化的航空发动机转子-支承-机匣耦合系统振动能量传递特性研究[D]. 马英群. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [6]基于S-N曲线和断裂力学的自升式平台桩腿疲劳寿命研究[D]. 陶京. 东北石油大学, 2020(03)
- [7]杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用[D]. 许玲玲. 东南大学, 2020(02)
- [8]基于功率谱密度传递率函数的运行模态分析方法研究[D]. 刘文俊. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]大功率舰船用齿轮箱箱体结构的减振降噪方法研究[D]. 李辉. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]基于自适应的线性慢时变结构工作模态参数在线实时识别[D]. 黄海阳. 华侨大学, 2020(01)