大型垂直模态试验系统研制与应用

航天器的大型化对地面验证手段的要求越来越高。为了辨识大型航天器的特性参数(频率、阻尼、振型等)、验证和修正数学模型(有限元模型)、校核动态分析结果的有效性,检查结构中的薄弱环节及部位,开展了大型模态试验系统的研制,研究设计了卫星、飞船领域的大型模态试验系统,攻克了模态试验系统多维度激振、全尺寸包络、试验件安全多重防护等关键技术,实现了三维激振、激光非接触防护的模态试验系统。     

水下附加质量及阻尼的试验研究

潜射导弹在出水过程会承受由于空泡溃灭带来的脉动压力,这种脉动压力会引起弹体结构较大的动态响应和动态载荷,弹体结构在水下的模态特性和阻尼特性直接影响出水动载荷和动响应的大小。基于动力学相似模型,采用释放法分别开展了柱体结构在空气中及在水中的模态试验,采用Hilbert变换在时域中对振动衰减信号进行处理,给出了速度加权的平均频率和平均阻尼比。通过干、湿模态参数的比较和分析,获得了水对结构运动的影响参数,水中一阶弯曲振动的阻尼比约为3%,附加质量系数约0.5,刚体运动的附加质量系数约为1,试验研究结果可用于结构响应的分析和计算。     

从自由试验提取阻尼约束结构主模态

本文发展了一种利用自由试验提取阻尼约束结构复模态的可行方法。然后利用现有技术，又由提取的复模态辨识出工程中常用的主模态。本文采用了两种阻尼模型：瑞利阻尼和粘性阻尼。针对此两阻尼模型建立的提取约束结构复模态的两支配特征方程的精度是良好的。即使当所要求提取的约束结构模态的频率范围大于自由结构的试验频段，也能获得满意的结果。     

基于变密度方法约束阻尼层动力学性能优化

为了提高约束阻尼层结构动力学性能,针对约束阻尼板结构的约束阻尼层布局优化问题,采用变密度拓扑优化方法,以体积为约束函数、模态阻尼比为目标函数,研究了约束阻尼层的模态阻尼比的灵敏度,并对灵敏度的再分配进行滤波;引入MAC矩阵,对优化的模态振型进行跟踪,以保证对固定阶的模态进行优化.结果给出了约束阻尼层动力学性能的变密度拓扑优化设计方法,以及基于变密度方法约束阻尼层结构的最优拓扑构形,并与渐进法优化的结果进行对比.结果证明了该方法用于阻尼结构的优化设计具有很强的可行性,有一定的工程实用性.     

运载火箭/航天器耦合分支模态综合法(上)

将运载火箭作为主结构、航天器作为分支子结构,分别采用自由界面模态展开定理和固定界面模态展开定理,导出分支模态综合法,进行运载火箭/航天器组合模型响应分析.进而,采用界面约束模态质量的界面加速度,导出航天器载荷估计方法,这时的运载火箭与航天器连接界面可以是静定的或静不定的.当仅考虑连接界面是静定的情况,界面约束模态质量将...     

连续小波变换应用于密集模态参数识别

用连续小波变换方法进行模态参数识别时,减小小波函数的带宽可以提高小波变换的频率分辨能力,但同时也会增大边沿效应,影响密集模态参数识别的精度。本文提出了极值位置方法,在模态耦合严重的小波脊附近,找到模态解耦最好的尺度,在此尺度上进行频率和阻尼的识别,可以获得较好的识别精度。使用Morlet小波函数,对GARTEUR飞机模型中的三阶密集模态进行识别,验证了该方法的有效性。     

结构界面约束的模态参数变换方法

试图对以试验模态分析的结果作为参考基进行不同边界条件之间的结构模态参数的变换问题进行一些探讨。给出了利用自由界面的结构模态参数得到固定界面和弹性连接界面的结构模态参数的计算方法，并讨论了参数变换方法应用的有关问题。     

基于复模态模型修正方法的磁悬浮轴承支承参数识别

针对较大阻尼的磁轴承-转子系统,采用复模态模型修正技术,识别其支承刚度和阻尼参数.结合通用有限元软件NASTRAN与工程软件MATLAB,以实际磁轴承-转子系统为例,应用复模态实验数据识别得到了转子悬浮静止时磁轴承的刚度和阻尼参数,使得修正后有限元计算与实验数据之间的频率相对误差在10%以内,阻尼比相对误差也得到改善.研究表明,所提出的基于复模态的模型修正方法对具有较大阻尼的磁轴承支承刚度和阻尼参数识别是非常有效的.     

层合阻尼薄板之各向异性参数对损耗因子的影响分析

运用各向异性层合阻尼结构理论分析方法和正交试验等分析方法。着重考察了各层纤维铺设角度。纵、横剪切模量和纵、横拉伸模量等各向异性参数对各向异性层合阻尼薄板阻尼性能参数——损耗因子的影响。结果表明：各向异性参数在不同的模态下对层合阻尼薄板损耗因子的影响力不同，其中。各向异性层纤维铺设角度的影响较为复杂。其影响力在不同层合阻尼结构、不同的模态下差异较大；而纵、横剪切模量、纵、横拉伸模量的影响力随着模态的升高逐渐增大。此外，通过对各向异性参数的变化影响进一步分析表明：各向异性参数的变化影响各有特点，具有结构优化的潜能。     

基于Hilbert变换的模态密度获取研究

提出了在试验获取模态密度时引入Hilbert变换来提高精度的方法,使用两种方法在不同边界条件下对一块薄板的模态密度获取进行了试验研究,这两种方法分别是加速度原点频响函数虚部平均值法和引入Hilbert变换平均值法。并将两种方法的获取结果与数值计算结果进行了对比分析。结果表明,引入实测加速度原点频响函数的实部Hilbert变换求解模态密度时,平均样本数目增加了一倍,比仅用实测加速度原点频响函数的虚部计算的结果更接近于理论和数值计算结果。