自由—自由结构模态试验中附加影响的消除方法

在宇航结构模态试验中需要模拟自由-自由边界条件,但在某些情况下,结构的悬挂或支承条件等的附加影响会导致模态参数产生不可忽略的改变。本文研究从试验模态数据中消除这些附加影响的方法,给出了两种获得自由-自由结构模态的修正方法。     

ACTIVE VIBRATION CONTROL OF A CANTILEVER BEAM USING PIEZOELECTRIC SENSORS AND ACTUATORS

讨论了利用压电片作为传感器和驱动器对悬臂梁进行主动振动控制问题，针对模态频率差距较大的系统，提出了分组建模和控制的方法。使用滤波器消除观测溢出。文中还讨论了传感器／驱动器配置问题。实验结果验证了所述方法的有效性。     

时域和频域子结构试验模态综合方法的统一性

讨论刊用子结构模态试验结果获取组合结构模态参数的试验模态综合技术。在子结构界面刚性连接的条件下，基于实模态理论导出了频响函数综合方法的模态坐标形式的综合方程。通过对不可测量的高阶漠态的频响函数展开式的近似分析，证明了时域试验模态综合方法和频域试验模态综合方法的内在统一性。分析表明：时域和频域试验模态综合过程的实现的关键问题是连接界面自由度的合理简化。     

基于多次附加质量模态试验的动力学模型修改

用增加附加质量的模态试验修正结构动力学有限元模型是一种新颖的精确建模方法,但当测试模态数目较少时,由于识别方程中未知数数目大于方程数,计算精度会很差,影响了该项技术的实际应用.本文提出了一种用多次改变附加质量的多次模态试验数据来修正有限元刚度、质量矩阵的改进方法.该方法可增加参数识别方程个教,从而能有效地将参数识别欠定方程组变为超定方程组,使矩阵参数修正的准确性有效提高.文中通过两个例子具体研究了附加质量的模态试验次数与刚度、质量阵元素的修正精度及模型修改后模态计算精度的关系,表明该方法可行且有效.     

从自由试验提取具有弹性支承的阻尼约束结构的主模态

作者已对边界固持(即刚性支承)的无阻尼和有阻尼的约束结构，从自由试验提取其实模态和主模态的方法进行过系统的研究，同时，对于具有弹性支承的无阻尼约束结构模态的提取，也建立了一种可行的方法。这些方法和技术途径都取得了良好的结果，仅剩下具有弹性支承的阻尼约束结构主模态的提取方法尚无。对此，本文企图建立一种工程中可行而实用的方法。在该方法中，阻尼分为瑞利阻尼和粘性阻尼两种模型，这样，可以根据不同结构选用不同阻尼模型下的提取方法。数值模拟结果表明，本文建立的方法虽然不像以前无阻尼下的类似方法那样，具有普遍性，即取任何支承刚度(可以很大或很小)都可获得满意结果。不过，对于工程中常见的支承刚度比结构刚度大或等量级的实际情况，本文方法是能取得满意结果的。这表明，本文方法已基本满足工程要求了。     

大型复杂结构中试验模态综合的应用技术研究

本文概述了动态子结构法及试验模态综合技术的发展状况，分析了采用动态剩余模态的试验模态综合技术所产生的误差。进行了减小误差差因素的相应理论研究。研究了结构主模态归一化过程中试验数据修正以论质量矩阵修正，研究了试验实测的动态剩余模太怕非线性修正。通过航天运载器实际应用，证明本文提出理方法及手段是正确和有效的，它对该技术成熟的应用于大型复杂结构，解决全结构动力学试验面临的困难方面作了踏实而富有意义的工作     

从自由试验提取边界具有弹性支承的约束结构模态

作者曾对“从自由试验提取约束结构模态”所提出的动柔度法，仅适用于刚性支承情况。在工程中，弹性支承状态是常见的，为此，本文重新建立了这一情况下，约束结构试验模态的提取方法。该方法具有普遍性，因为当支承刚度很大时，由本文方法可得到刚性支承下的结果；当支承刚度很小时，便可获得工程中用橡皮绳悬吊结构后所测得的自由－自由试验模态；当支承刚度为零时，本方法可提取到纯粹的自由－自由模态。总之，当支承刚度为任何值时，本方法都能提取到相应约束结构的满意试验模态参数。这些表明本文算法是非常的稳定，这一点对于工程应用是至关重要的。     

根据导弹模态试验结果诊断其结构缺陷的方法

通过对结构模态试验结果的分析，可以获得许多结构上的信息，从而为结构设计的改进提供依据。本文通过对导弹的模态试验结果的分析，发现了导弹结构的内部缺陷，从而说明了对模态试验结果理论解释的重要性。文中详细推导了主结构带有分支质量的模态公式，从理论上阐述了导弹的非寻常模态试验结果产生的原因。这一分析方法可以用于非导弹结构的模态试验结果。     

利用约束试验提取自由结构模态参数的方法综述

对试验边界条件转换的一类子问题——从约束试验数据提取自由结构模态参数的理论方法进行了归纳、总结和评述，讨论各个方法的优缺点及其适用性，并对该领域仍然存在的问题和今后的工作重点进行了展望。     

空间正弦试验方法计算机仿真

本文对一种新的模态试验方法-空间正弦试验方法进行计算机仿真，分别对激励点和响应点相同和不等的情况进行仿真计算，得到与理论值相吻合的模态参数，给出该方法的程序和适用条件。     

虚拟质量法在运载火箭模态分析中的应用

针对液体燃料对火箭结构的模态影响，提出采用虚拟质量法进行模态分析。首先建立了一个贮箱模型，分析了液体对结构模态的影响；然后利用该方法对一个带有液体推进剂的助推器进行了模态分析，并与集中质量法计算结果进行了比较。计算结果显示，采用虚拟质量法计算时由于液体的存在结构的频率会降低，而且虚拟质量法和集中质量法在模拟液体推进剂对结构横向一阶频率的影响时有较好的一致性，结果证明虚拟质量法作为一种模态分析方法可以为设计人员提供参考。     

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。     

大柔性压电梁振动主动控制实验研究与数值模拟

采用独立模态控制法对含压电片柔性梁进行了振动主动控制实验研究，实现了压电柔性梁前三阶振动模态的独立控制。由施加控制前、后的系统响应对比分析知，实施主动控制后，柔性结构的模态阻尼得到了很大的改善，振动抑制效果十分显著。同时利用Hamilton原理，推导含压电片柔性梁的动力学微分方程，对压电柔性梁前三阶振动主动控制进行了数值仿真，并将仿真结果与实验结果进行对比分析，两者的吻合性良好。研究结果表明，利用压电陶瓷作为驱动元件，采用独立模态控制法实现柔性结构的振动抑制是一种非常有效的振动主动控制方法，在航空航天等领域中具有广阔的应用前景。     

多体系统结构动力学建模

在多体系统结构动力学建模方法研究中引入了柔性多体系统动力学空间算子代数和子结构综合分析方法,将多体系统划分为由铰链连接的部件或单一零件组成的子件,用有限元分析和模态分析方法求解各子件的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵。再通过动力学空间算子代数,将各子件模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵递推到基础坐标下,构成整个系统的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵,以此建立整个多体系统结构动力学模型。同时,由于动力学空间算子代数运用了K a lm an滤波和B ryson-F raz ier平滑波技巧,在一定程度上消除了白噪声,在结构动力学运算过程中也避免了大量的重复计算,提高了数值精度。此建模方法是一种高效、高精度建模方法,它为多体系统结构动力学研究提供了一种新的建模方法。     

获取约束边界结构有效模态质量的一种方法——广义模态约束反力法

在力限振动试验复杂TDFS方法研究中,提出了一种带约束边界结构有效模态质量的获取方法—广义模态约束反力法。针对具有约束边界的结构,从其整体分块动力学方程出发,对其进行了详细理论推导,获得由各阶模态频率及对应的广义约束反力来计算各阶有效模态质量的理论方法。最终通过一端约束的悬臂梁的有限元计算结果说明了该方法的有效性。     

Modal and Fatigue Life Analysis on Beam with Multiple Cracks Subjected to Axial Force

Based on the transfer matrix method and Forman equation,a new method is proposed to conduct the modal and fatigue life analysis of a beam with multiple transverse cracks.In the modal analysis,the damping loss factor is introduced by the complex elastic modulus,bending springs without mass are used to replace the transverse cracks,and the characteristic transfer matrix of the whole cracked beam can be derived.In the fatigue life analysis,considering the interaction of the beam vibration and fatigue cracks growth,the fatigue life of the cracked beam is predicted by the timing analysis method.Numerical calculation shows that cracks have a significant influence on the modal and fatigue life of the beam.     

结构模态能控性和能观测性的度量

利用现代控制理论研究了结构模态的能控性和能观测性问题,给出了模态坐标下结构的能控性和能观测性判据,证明了多输入－多输出（ＭＩＭＯ）试验模态分析技术用于存在重根模态结构的模态试验的必要性,并人出了对激振点和测量点数量的要求。利用奇异值分解技术给出了一种结构查态能控性和能观测性的度量方法,并讨论了其在模记试验激振点和测量点位置选择中的应用。     

具有多阶频率与振型约束的结构动力学优化设计

本文研究了在多阶固有频率约束的情况下,通过改变结构的尺寸进行结构动力学优化,使多阶振型的节点同时满足位置要求的问题。采用尺寸优化方法,首先建立了振型节点位置与结构尺寸之间的变量关系,然后在给定的约束条件下对结构进行优化,使结构不仅满足动力约束条件,而且使结构重量达到最小。优化实例表明,采用本文的方法,能够有效地解决工程结构设计中涉及到的一类具有多阶固有频率、振型节点位置要求的结构动力学优化设计问题。     

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。