设计灵敏度分析的迭代模态法

在结构动态有限元数学模型修正、结构动力学修改以及结构动态设计中，灵敏度分析是十分重要的一环，往往也是主要计算工作量所在。如何在保证精确度前提下减少灵敏度分析工作量和计算时间，具有重要意义．本文提出的迭代模态法，可以大大提高特征向量对设计参数导数（模态灵敏度）的计算效率。本文还从理论上证明经典模态法和修改模态法只是迭代模态法的特殊情况。文中还给出了ＦＯＲＫ，３Ｄ－ＦＲＡＭＥ两种结构为实例的计算机仿真，并与已有两种模态方法进行比较。理论分析与计算机仿真表明，本方法不仅能充分保证特征向量灵敏度分析的精度，而且大大提高了计算速度．     

动力分析模型修正的一种广义逆法—矩阵型与元素型

引言文[1]首次将模型修正技术区分为“矩阵型”法(它是针对整个矩阵进行修正的)和“元素型”法。(它是针对某些元素进行修正的)。这两类方法又都有“准完备模型”和“完备模型”之分。由于“准完备模型”有其简单、效率高等优点,所以文[13]曾致力于准完备模型的研究,并证明了它的合理性。所谓“准完备模型”是指,在非完备测量模态下,仅仅基于正交性条件     

捆绑式运载火箭跨声速气动阻尼特性试验研究

以某带助推的捆绑式运载火箭模型为研究对象，通过试验研究了该带助推的细长体弹性模型在不同马赫数和迎角下的一阶自由-自由弯曲气动阻尼特性和频率变化特性，并采用振型类似、频率降低的模型研究了减缩频率变化对气动阻尼的影响。试验马赫数范围0.70~1.05，试验迎角范围0°~10°。研究表明:迎角对火箭一阶自由-自由弯曲模态的气动阻尼和频率有影响，但规律并不明显；一阶自由-自由弯曲模态的气动阻尼受马赫数影响，并在马赫数0.90附近出现跨声速凹坑现象；一阶模态频率随马赫数增加呈下降趋势，但下降数值较小；减缩频率对气动阻尼有影响，在马赫数0.70~0.90范围内和马赫数1.00之后，气动阻尼随着减缩频率的增加而降低，在马赫数0.92~0.98范围内，气动阻尼随着减缩频率的增加而增加。     

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。     

动力模型修正之最简摄动法的一种特定公式

本文对结构动力分析模型的修正法之一——仅基于正交性条件的矩阵摄动法(简称为“最简摄动法”),给出了一种在非完备测量模态下也实用的简单公式。     

基于模态滤波器的智能空间桁架结构独立模态控制方法

采用现代模态滤波器技术和最优控制理论和研究智能空间桁架结构的独立模态空间控制方法。仿真结果表明，按本文提出的控制策略，完善地解决了传统ＩＭＳＣ控制中的状态解耦问题，从而使ＩＭＳＣ方法不再局限于简单，低自由度数的结构动力控制，对于智能空间结构，实施ＩＭＳＣ方法也是可行并且有效。     

深缺口插销法评定10CrMo910钢再热裂纹敏感性

用深缺口插销法全面定量地评定了１０ＣｒＭｏ９１０钢的再热裂纹（ＳＲＣ－Ｓｔｒｅｓｓ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ Ｃｒａｃｋｓ）敏感性。研究结果表明，深缺口插销法的应力松驰功能独立评定ＳＲＣ敏感性；１０ＣｒＭｏ９１０钢对ＳＲＣ敏感性很小，其最敏感温度为６９０℃。     

动力学参数修改的耦合模态子空间摄动法

在结构动力学设计中，如果系统的质量矩阵和刚度矩阵有小修改，则矩阵摄动法是结构动态特性再分析的重要方法，当系统具有重频或近频耦合模态时，常规的矩阵摄动法失效。本文研究了多组耦合模态结构动力学参数修改的子空间摄动法，将系统振动模态分布为耦合模态与弧立模态，由数组相互耦合的模态张成耦合模态子空间，采用初始模态坐标变换后，在维数不大的耦合模态子空间内进行了特征分析，然后作第二次耦合模态子空间坐标交换，最扣     

一种修改的B—H法及其应用

本文中提出了一种修改的Ｂｅｎｆｉｌｄ－Ｈｒｕｄａ法，它改善了主体部件模态基的独立性条件，允许主体部件的自由－自由状态模态参数直接参与综合过程，因而可以直接利用实验模态分析的结果，这使它有可能在星．简耕合分析中得到应用。算例表明，只要选取适当数量的基向量，本文方法的精度可满足工程要求，但是该法的综合效率低于Ｂ－Ｈ法，尚待改进。     

利用约束结构试验获取自由—自由模态的广义逆法

本文根据直接识别和模型修正技术并通过矩阵广义逆概念导出了在非完备测量模态下也适用的试验模态边界条件变换的矩阵公式,得出了三种实用的自由边界的等效“试验”模型(指约束结构动力试验所对应的自由-自由状态的等效试验模型),从而可根据约束结构动力试验结果获取自由-自由状态的动力特征参数的“试验”结果。本文是动力分析模型与试验一致性(或相关)方法在结构或构件自由模态萃取中的应用,适合于从约束程度较大的约束结构获取自由结构模态。文中在讨论部分就三种等效模型的精度在理论上进行了分析、比较并提出了改进措施。     

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。     

运行中750 kV悬挂式避雷器电场计算及设计优化

建立了悬挂式避雷器置于地面时的2D轴对称有限元模型,对其电场进行了计算。定义了阀片电压偏差率并以此为目标函数,建立该目标函数与各均压环环直径和悬挂高度的拟合多项式关系。采用最小二乘法求解了拟和多项式的系数,得到避雷器置于地面时的最优结构,取得了与实测一致的结果。将避雷器悬挂于金属塔上处于运行状态时,考虑金属塔和母线效应时建立了3D有限元模型,计算了阀片电压偏差率分布。与置于地面时的结果比较,相同结构的避雷器置于地面和悬挂于金属塔上时,其阀片电压偏差率分布完全不同,因此不能将置于地面时测量到的阀片电压偏差率作为运行状态时阀片电压偏差率。处于运行状态下,当高、低压端阀片电压偏差率最为接近时,均压环达到理想配置。以此为原则设计的750kV避雷器阀片电压最大偏差率降低至11%,满足企业要求的不大于15%的指标,对西北电网750kV避雷器的制造具有指导意义。     

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用

相控阵超声检测技术是一种多通道超声检测方法,与常规单通道水浸超声检测技术相比,检测方案的制定更加灵活也更加复杂。在针对复杂型面结构进行检测方案设计时,错误的检测方案将可能产生缺陷的误检、漏检等严重问题。为了针对航空航天领域广泛存在的复杂结构试件制定最优的相控阵超声检测方案,本文提出了一套针对复杂型面结构的相控阵超声检测方案设计流程,并对其中涉及的关键技术和应用进行介绍。首先,对流程框架进行总体概述,表明检测方案设计的重要性和必要性;然后针对其中涉及的5项关键理论方法的核心原理及用途进行介绍;最后搭建相控阵超声软硬件平台,实现上述关键理论方法,并用于航空航天典型结构件的检测研究。研究结果表明,所制定方案能够准确检出结构内部的预埋缺陷,满足被测对象的检测要求,并且所提出的检测方案设计流程及采用的关键理论方法有效地提高了检测方案的设计效率,对航空航天等重要领域复杂结构试件的检测应用具有一定的理论指导及应用价值。     

特征向量导数计算的简单动柔度法

在计算很多特征向量导教时，以Nelson法为代表的直接法都显出效率低下，第二作者为此发展了直接法的一个分支──动柔度法。本文虽是动柔度法的继续，但就非重特征值情况而言，它是一种最好的动柔度法，因为它像Fox法一样，“一步求解”便可获得通解，然而它又不存在Fox法的缺点──支配方程的系数阵为满阵，所以说，在计算很多非重特征值的特征向量导数时，简单动柔度法不仅在计算步骤上比Nelson法简单，而且在计算时间上成倍地减少。     

Fast SSED-MoM/FEM Analysis for Electromagnetic Scattering of Large-Scale Periodic Dielectric Structures

A hybrid method combining simplified sub entire domain basis function method of moment with finite el ement method （SSED-MoM/FEM） is accelerated for electromagnetic （EM） scattering analysis of large-scale peri- odic structures. The unknowns are reduced sharply with non-uniform mesh in FEM. The computational complexi ty of the hybrid method is dramatically declined by applying conjugate gradient-fast Fourier transform （CG-FFT） to the integral equations of both electric field and magnetic field. The efficiency is further improved by using OpenMP technique. Numerical results demonstrate that the SSEI）-MoM/FEM method can be accelerated for more than three thousand times with large scale periodic structures.     

非均质焊接接头中J主导的云纹干涉法实验研究(英文)

采用云纹干涉法研究了焊接接头中应用J积分作为裂纹尖端塑性奇异性参量的可行性.结果表明,在所研究的大多数情形下,u场与v场中的J主导无效.因此,采用J积分作为用来预测焊接结构安全性的控制参量是不正确的.     

Flutter Analysis of Aircraft Wing Using Equivalent-Plate Models with Orthogonal Polynomials

A method of equivalent simplification,using equivalent-plate models(EPMs),is developed.It is to achieve goals of rapid modeling and effective analysis in structural dynamics and flutter analysis of complex wing structures.It is on the assumption that the wing structures discussed are composed of skin,beams and ribs,and the different plate units(such as skin,beam web,rib web)are not distinguished in modeling,which is to avoid the complex pre-processing and make it more generalized.Taking the effect of transverse shear deformation into consideration,the equivalence is based on the first-order shear deformation theory,and it can import the model files of MSC/NASTRAN and process the information to accomplish the equivalent modeling.The Ritz method is applied with the Legendre polynomials,which is used to define the geometry,structure and displacements of the wing.Particularly,the selection of Legendre polynomials as trial functions brings good accuracy to the modeling and can avoid the ill-conditions.This is in contrast to the EPM method based on the classical plate theory.Through vibration and flutter analysis,the results obtained by using EPM agree well with those obtained by the finite element method,which indicates the accuracy and effectiveness in vibration and flutter analysis of the EPM method.     

Cv检验法的提出及其应用

在实践中发现产品性能参数的变差系数CV可当作常量，使用CV已知条件进行检验分析比较方便。于是，提出CV检验法，研究CV检验法的应用。     

重根特征向量导数的统一迭代法

在模态法之外,作者提出过好几种计算重特征向量导数的方法,如直接扰动法、广义逆法、动柔度法和混合移频动柔度法等。这些方法是不同的,其中有两种方法仅用于许多特征向量导数才是有利的．还有一种方法不能用于密集根情况。本文企图将这些方法统一成同一迭代格式。这就大大简化了这些方法的编程和执引过程。这种统一迭代格式不仅可用于密集根状态,还可以经济地用于许多特征向量导数的计算。数值结果表明,所有演变、改造过的方法都是成功的。     

屏蔽罩和微射流对超声速冲击射流的降噪研究

利用实验手段研究了超声速冲击射流在屏蔽罩或微射流控制下的流场和声学特性.远场噪声测量结果表明,对于超声速射流利用微射流或者屏蔽罩方法,不仅可以明显地消除冲击单音,而且还可以降低宽频噪声.为了理解这两种降噪控制方法的物理机理,利用粒子图像测速技术(PIV)检测了有无控制方法时的流场情况.PIV结果显示,对于超声速冲击射流当有屏蔽罩或微射流时,流场中的大尺度结构明显地减少了.说明这两种方法都能削弱超声速流场中反馈环的形成,因而降低了超声速冲击射流的不稳定性.