桨叶全耦合振动的动力特性分析

本文应用有限元素法推导梁元素的弹性刚度矩阵、几何刚度矩阵、振动惯性矩阵和离心惯性矩阵,建立桨叶挥舞弯曲、弦向弯曲和扭转全耦合振动方程。采用子空间迭代法求它的特征解。Y—2直升机的玻璃钢桨叶进行动力特性分析。结果表明,桨叶全耦合振动的固有频率与不考虑耦合振动的固有频率相差很小,但固有模态应考虑耦合分量。     

一种满足结构动态特性要求的支持元件设计方法

对支持元件在结构动态特性设计中的重要性作了深入分析，提出了一种利用给定的固有频率、非完全的振型数据设计支持元件，使结构系统满足动态特性要求的支持元件设计方法。文中将支持元件的质量、刚度矩阵表示成设计变量的函数，根据要求的固有频率，已知支持情况的结构有限元模型，用简单的插值法获得了支持元件设计变量的初值；再设计过程中，为了避免振型数据不全的矛盾，采用聚缩模型的形式依据正交条件构造误差函数，用约束变尺度优化方法获得支持元件的最终设计结果。误差函数的梯度用差分法计算。最后详细给出了该方法在某型飞机机翼颤振吹风模型支持元件设计时实际应用的全过程，结果表明效果良好。     

用传递函数试验方法确定运载火箭结构模态参数

本文以运载火箭为例,阐述了通过传递函数(随机激振)求模态参数的方法。由传递函数的虚频、实频、相频曲线识别出固有频率、固有振型、模态阻尼比、模态刚度和横态质量等参数,并与传统的正弦调谐激振法求得的结果进行了比较,最后讨论了两种方法的优缺点。     

导弹公路运输模态试验研究

对某型号特种车辆进行模态试验的研究,分别采用了敲击法模态试验、路障冲击试验和跑车试验三种方法对特种车辆模态参数的识别进行了尝试。同敲击法识别结果对比发现：路障冲击试验识别出的2、3阶固有频率分别降低了15%和0.8%,跑车试验识别出的1至3阶固有频率分别降低了55%、29%和9%;从整车的振型来看,导弹公路运输低频段主要以刚体模态为主。通过研究解决了导弹公路运输模态试验方法的正确应用问题,可为相关领域内导弹公路运输模态试验的研究提供参考。     

拓广灵敏度法在取代研究当中的应用

为了解决结构物理参数的变化导致的模态参数变化的问题,模态参数修改的方法在工程中得到了广泛的应用。本文在现有的灵敏度法和矩阵摄动、法的基础上,改进了模态参数修改的一般的灵敏度方法,提出一种拓广的灵敏度算法,该法的特点是采用正交性条件修正试验振型,然后用四阶Runge-Kutta法求解,以弹簧质量系统和液体火箭为例,证明了拓广灵敏度法是一种非常有效的方法,本法用于火箭液体取代研究取得了令人满意的结果。     

车架结构模态试验和分析——复数功率法在多点激振中的应用

为了建立221型汽车车架动力分析数学模型,用适调多点激振法进行了模态试验,测出了前八阶模态频率和(空间)振型。用复数功率法测出了它们相应的广义质量和结构阻尼系数。并在同样条件下,还用附加质量法、正交力法测出了同一试件前八阶模态的广义质量。本文将这些结果与复数功率法所得的结果作了比较和分析。     

广义质量贡献的概念在模态识别当中的应用

本文通过具体实例说明广义质量贡献的概念在固有模态识别中的应用方法。用这个方法计算了大型运载器横振模态试验某状态的7个弹性振型的正交性及广义质量贡献的分布。研究表明,将本法同熟知的曲线比较法相结合是进行模态相关性研完的有效手段。用BASIC语言编制的振型正交性检查和广义质量贡献分布的计算机程序,可用于今后的模态试验。     

复合材料锥壳的试验模态分析

碳纤维/环氧复合材料由于其重量轻、比刚度高及可按承载情况进行优化设计等优点,已逐步为飞行器结构所采用。目前工艺上较成熟的是碳环氧加肋锥壳,但其机械性能对工艺因素较敏感。为解决产品的质量控制和动态响应分析等方面的问题,希望能用试验办法确定其动特性——即确定各阶固有频率、振型和阻尼。过去求锥壳结构动特性的传统的方法是用激振器、振动台或扬声器做正弦扫频激励,用布置在结构上的若干加速度计或应变计求出固有频率及振型,用突然停振的剩余响应确定阻尼。其缺点在于试验周期长,设备复杂且试验结果会受到传感器质量及激励器附加刚度、阻尼等的影响。     

试探非比例阻尼线性振动系统的参数识别

本文提供了用复频率、复振型识别非比例阻尼线性振动系统参数的方法。主要内容有: 1.用复频率、复振型建立自由振动状态方程。 2.用已建立的自由振动状态方程确定系统的固有频率、固有振型。 3.引入用实验得到的柔度矩阵,建立强迫振动状态方程及确定系统的M,K、C。 4.为了验证所提出方法的可靠性,进行了两个计算机模拟实验,结果与正确解符合甚好。     

用连续质量有限元素法求解动力系统的固有特性

本文简略地回顾了假定位移函数的有限元素法求解动力系统固有特性存在的问题,提出了连续质量有限元素法,并将其推广到适用于链式结构的传递矩阵法。具体推导了均匀的和线性变截面的一维元素(包括杆、轴和梁元素)的动刚度矩阵和传递矩阵。最后用其对各种梁的固有特性作了一些对比算例。     

大型捆绑火箭振动试验液体取代与支承影响修正方法

在大型捆绑火箭振动中，液体取代和支承边界影响作为结构质量和刚度的变化，对火箭振动特性有重要影响。本文采用有限元再分析法，矩阵摄动法和拓广灵敏度法，对模态试验数据进行了合理修正，并获得了满意的修正结果。研究表明，在秒状态足够多的情况下，用最小二乘曲线拟合技术修正振型斜率也是可行的。     

杆元素和梁元素的动刚度矩阵

本文回顾了有限元素法中刚度矩阵与质量矩阵的形成,分析了应用这二矩阵决定杆和梁的固有特性所产生的误差及其主要原因。然后从运动方程出发推导了杆元素和梁元素的动刚度矩阵。应用动刚度矩阵可以求得杆和梁各阶固有特性的精确解。今后,我们将陆续介绍关于这些动刚度矩阵在变截面梁和平面构架中的应用。     

短肢剪力墙结构的自由振动特性分析

采用连续化方法导出了短肢剪力墙结构在任意高度侧向集中荷载的作用下的侧移曲线方程，由此得到该结构的抗侧移柔度系数，进而得出结构的抗侧移刚度矩阵。应用抗侧移刚度矩阵对各种整体性系数和肢强系数的短肢剪力墙结构进行了动力特性分析，研究其对结构动力特性的影响。结果表明，当肢强系数不变时，随整体性系数的增加，短肢剪力墙的前两阶振型的振动周期显著减小，而其他高阶振型的振动周期变化很小；当整体性系数不变时，短肢剪力墙的前两阶振型的振动周期随肢强系数的增加显著减小，而其他高阶振型的振动周期变化不大。     

温度载荷对壁板动力学特性的影响

提出了一种新的结构热应力、热模态求解方法。采用多变量有限元方法进行几何非线性单元列式,将温度的影响转化成热载荷进行静力学非线性有限元分析得到结构内部热应力,然后计算受热应力影响的结构非线性热刚度矩阵。由热刚度矩阵和质量矩阵进行广义特征值分析得到结构的热模态及其模态频率。最后,给出了热屈曲的计算方法。针对典型壁板结构计算了热应力和热模态,计算结果与Nastran相差在10%以内,分析了热应力对壁板结构动力学特性的影响。     

旋翼桨叶动力分析及内力计算中有限元法的改进

提高用有限无法进行桨叶动力分析、特别是内力计算的精度是本文工作的主要目的。本文建立了变剖面旋转梁协调单元族,给出了位移函数为三次、五次、七次幂多项式时变剖面旋转梁协调元的几何刚度矩阵显表达式。文中还提出了直接用节点位移计算内力的“动刚度法”。作为例子,用所给出的有限元和方法计算了桨叶弯曲振动固有频率、振型及模态弯矩。计算结果表明,工作可以达到预期的目的。     

分布质量的传递矩阵法及频率和振型的变化率

本文研究分布质量的传递矩阵法,着重从该法出发,研究变剖面梁的固有频率、振型的变化率及振型的节点位置的变化率,这对结构动力优化设计来说是重要的。     

基于等效刚度矩阵的复合材料机翼盒段优化设计

通过刚度矩阵转换,将复合材料层合板等效成正交各向异性材料板,并采用beam单元模拟加筋桁条。将机翼盒段的蒙皮厚度和加筋桁条面积作为设计变量,机翼盒段的质量作为目标函数,运用多岛遗传算法和序列二次规划算法相结合的优化方法,对多变量、多约束条件下的大展弦比复合材料机翼进行结构优化设计。通过算例分析,机翼的复合材料结构质量下降了9.55%,优化时间较短。     

两对边简支另两对边复杂支承矩形板的横向振动问题

本文研究两对边简支、另两对边复杂支承矩形板的横向振动问题,给出了固有频率和振型函数的数值求解方法。将支承反力和反力矩沿边界Fourier级数展开,从而得到满足全部边界条件的特征方程,利用计算机数值求解可得到任意精度的任意阶固有频率,本文最后给出了两个算例。     

某高载荷大后掠无人机复合材料机翼结构设计与试验验证

作为无人机上关键部件,机翼的结构设计对无人机的可靠性具有重要影响。针对某型高速、大机动无人机的承力要求,本文设计了一款相对厚度小、后掠角大、承载高的单闭室矩形梁式复合材料机翼,在ANSYS中建立了机翼的有限元模型,并采用von-Mises准则和Tsai-Wu准则分别对机翼中金属和复合材料结构进行了强度校核,同时利用地面静力试验对机翼的设计承载能力和有限元模型的准确性进行了试验验证。结果表明,有限元仿真结果与试验结果吻合度高,位移与应变误差均在允许范围之内。单闭室矩形梁式复合材料机翼具有工艺性好、承载能力强的特点,强度、刚度、有效载荷与机翼质量之比都超出了传统的无人机机翼,可以为未来更高性能复合材料机翼的设计提供参考。     

液体火箭发动机公路运输响应分析与支撑方案优选

对发动机进行合理地支撑是防止液体火箭发动机在公路运输过程中出现损伤的重要措施。采用、通用有限元软件建立了发动机和支撑结构的三维有限元模型,通过动力学分析得到了系统的固有频率和振型及频域内的动力学响应特性。通过对支撑结构刚度和垫片阻尼进行优选,并添加辅助支撑结构,有效地降低了发动机加速度响应峰值。