适用于复杂空间结构的快速载荷提取技术

应用有限元理论中的节点力公式并对其进行矢量合成,解决了复杂空间结构计算规模较大无法获取截面动载荷的问题。该方法基于截面单元刚度矩阵和节点位移列阵的物理信息,具有不改变截面连接刚度、求解速度快的优点,对静力学和动力学载荷提取均有较好的求解精度,其正确性已通过典型梁、壳、体单元模型算例验证。该方法原理清晰,具有普适性,后续可推广到运载火箭和空间飞行器截面载荷计算工作中。另外还针对不同计算规模给出可行有效的载荷提取方案。     

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

基于位移矢量方程和非线性有限元,建立了可折叠翼面局部铰接锁紧结构连接刚度求解方法,并开展翼面整体静力/振动特性的理论研究和试验验证.首先,构建了考虑可折叠翼面柔性变形和配合间隙影响的位移矢量方程;然后,对折叠翼面局部铰接结构进行静力学分析,并基于粒子群优化方法对位移矢量方程中的转动矩阵和平移矢量进行求解,获得不同载荷下...     

修正刚度阵的混合元素型法

作者曾将最优矩阵型法和元素型法中的排列方程法的推导步骤相结合,对质量阵建立了一种新的元素型修正法(本文称之为“混合元素型法”),企图保持最优矩阵型法的特点(即在目标函数中可引入任意的正定加权阵),又能得到带状的修正质量阵。最终发现这种混合元素型法得到的修正质量阵在本质上是满阵。后来,作者在推导上进行了改进,并引入加权矩阵Ⅴ,使得带宽外的元素在Ⅴ加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正质量阵。本文是将这种改进后的混合元素型法扩展到刚度阵的修正,如首先根据最优矩阵型法建立如下条件被值问题由它的驻值条件解得 K=K_a-Mαφ~TM-M(β-β~T)M随之利用“排列方程法”将此式改写成如下元素型方程最后将K的元素向量{k_(ij)分割为带宽元素和非带宽元素子向量,并根据约束条件求取乘子α和β。由于这样定出的α和β总是无法保证非带宽元素子向量为零,所以本文选择某种加权矩阵,使得非带宽元素子向量在此矩阵加权的意义下近似为零,从而获得一个“带状”的修正刚度阵。     

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。     

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。     

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。     

两对边简支变厚度矩形板的动刚度有限元解

本文用动刚度有限元素法精确推导了两对边简支矩形板元素的功刚度矩阵和传递矩阵,为计算中间有弹性线支的两对边简支变厚度矩形板的动态特性提供了一个新的高精度解法。     

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.     

一种高频连接器结构强度分析

采用建模软件对高频连接器进行了三维实体建模,给出了结构实际间隙。在Abaqus软件中,采用C3D8I六面体单元,建立了考虑高频连接器组件之间接触影响的精细化有限元模型。对高频连接器施加不同的轴力F和弯矩M载荷工况,通过结构强度分析表明:仅轴力F作用下,连接器可正常使用。在轴力F和弯矩M联合作用下,连接器将会损坏。分析结果为高频连接器的总装工艺提供了有效的指导作用。     

不规则结构有限元分析的并行处理及其在YH-1上的实现

在结构分析中,有限元方法是一个重要的数值方法。近些年来,关于单元刚度矩阵计算与总刚度矩阵合成的并行处理问题,A.K.Noor,梁维泰等人已进行了富有成效的工作,但他们的工作都是面向几何形状规则的结构分析问题。本文结合YH—1机的特点,对不规则结构分析问题,在提出单元分组技术的基础上,给出了一个单元刚度矩阵计算的并行算法ESVC,和变带宽存储格式下一个总刚度矩阵合成的并行算法ESVS。通过在YH—1并行机上对实例的计算结果表明:当同时计算的单元数r取120时,加速比s可达9.5,且r愈大,s就愈高。     

开口薄板的稳定性分析

本文介绍了用有限元素法分析平面力和纯弯曲情况开口薄板的稳定性。给出了三角形单元的几何刚度矩阵公式。其失稳临界应力与完整平板的结构作了比较,指出了开口对薄板失稳临界应力带来的影响。     

结构动力分析中改进的子结构分析法

本文叙述了一种改进的子结构分析法。这方法是根据给定交界面力的子结构基本方程的解推导出来的,采用了一个子空间基向量矩阵及一个组合矩阵。子空间基向量矩阵是由修正的低阶模态矩阵(包括刚体模态)和修正的被略去的高阶模态的剩余柔度矩阵组成的。修正的低阶模态矩阵定义动态位移,修正的剩余柔度矩阵定义静态位移的修正项。组合矩阵由交界面位移连续条件和交界面力的平衡条件给出。本文还证明了这方法具有较高的精度和效率。     

用能量法研究玻璃幕墙面板的非线性弯曲

由于玻璃面板是典型的双模量材料板,所以应该采用双模量弹性理论研究玻璃面板在侧向力作用下的大位移问题。玻璃面板在侧向力作用下发生变形时,会形成各向同性的拉伸区和压缩区。因此,可把玻璃面板看成两种各向同性材料组成的层合板,采用双模量弹性理论建立了玻璃面板在侧向力作用下的静力平衡方程,利用静力平衡方程确定了玻璃面板的中性面位置。在此基础上,采用能量法研究了玻璃面板在侧向力作用下大位移问题,把能量法的计算结果与有限元计算结果进行了比较,验证了能量法的计算结果是可靠的。算例分析表明,玻璃面板拉压弹性模量相差较大,其挠度计算不宜采用相同弹性模量经典弹性理论,而应该采用双模量弹性理论。     

有限元动力模型优化的一种方法

本文研究以振动试验测得的飞机结构的固有频率为目标值的有限元动力模型的优化问题。应用了一种迭代优化法,该方法基于动力平衡方程以及正交性。通过修改刚度矩阵的元素来优化,使计算出的固有频率与试验测得的频率值基本一致,并成功地应用于无人机水平尾翼模型上,效果良好。     

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。     

褶皱结构成形时的形状偏差计算

解决了褶皱结构成形时相邻的平行四边形平面元素之间连接区棱的修圆半径值预测问题。把毛坯模拟成薄板，定义了平行四边形平面元素的边界条件，采用能量法导出挠度和力函数的非线性微分方程组，利用积分－差分法实现其数值解，并提供计算结果和分析应力－应变场。采用的计算方法可用于研究毛坯的刚度参数和工艺参数对褶皱结构的形状影响。     

同时修正有限元模型质量和刚度矩阵的邻近点型方法（英文）

研究了由振动试验数据同时修正无阻尼结构系统有限元模型的质量和刚度矩阵。期望的矩阵性质包括满足特征方程、对称性、半正定性和稀疏性作为约束条件形成矩阵束最佳逼近问题。利用部分Lagrangian乘子法,将非线性约束优化问题转化为一个等价的矩阵线性变分不等式,提出了求解该矩阵线性变分不等式的一个邻近点型方法,并分析其全局收敛性。最后用数值结果说明了本文方法的性能和应用。     

ANSYS在风洞天平设计中的应用

用传统的材料力学方法设计应变天平时要作较大的简化。笔者应用有限元分析软件ANSYS对风洞天平进行结构计算,得到天平在各种载荷作用下的应变场和位移分布,从而计算得到天平各测量元件的应变值和刚度,最后将ANSYS计算的各载荷作用下的应变值与材料力学计算值作了比较。     

变截面梁弹簧质量系统自由振动分析与物理参数识别(英文)

为了研究变截面梁弹簧质量系统,通过有限元思想对模型进行离散化,应用多体系统传递矩阵法建立该系统动力学模型,推导变截面梁的传递矩阵,并计算了系统的固有频率。该方法计算结果优于数值拼装法(Numerical assembly method,NAM)计算结果,更接近高精度的有限元仿真结果。而且采用该方法,无需建立系统动力学方程并且可降低涉及矩阵阶次。为了研究多体系统物理参数识别反问题,将多体系统传递矩阵法与遗传算法相结合,将物理参数识别问题转化为参数优化问题,建立与系统固有频率相关的全局最小量作为目标函数。最后给出了数值算例,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

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。