结构动力分析的模态综合法

本文推导了一种模态综合的方法,它采取频率截取准则保留低阶主模态(包括刚体模态)而略去高阶主模态。但考虑了被略去的高阶主模态的“剩余柔度”。用“剩余柔度”的附加模态定义交界面坐标,修正了的低阶主模态定义广义坐标。应用这组线性无关的模态集构成坐标变换矩阵,推导出广义坐标下的部件动力学方程。数值计算结果表明这方法具有良好的精度。     

部件试验模态综合的动柔度法

基于半试验半理论信息,提出一种简单有效的部件试验模态综合技术。试验上它只要求测量部件的低阶模态参数,而高阶模态的影响,由部件的一种动柔度来体现。这种动柔度几乎包含了高阶模态的全部静态贡献和全部动态贡献,因此精度很高。当然,有限元模型误差较大时,需要利用部件的测量模态参数对有限元模型进行必要的修正或重建。     

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     

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。     

虚材料结构的试验模态处理（Ⅱ）-动柔度基向量组合法

为处理虚材料结构试验模态,作者曾建立过一种广义伽略金法,在该广义伽略金法的基础上,、演变出一种动柔度基向量组合法。它除了可以用于本文命题的领域外,同时像现有静柔度基向量组合法一样,还可以有效地用于特征值重分析工作。数值表明,动柔度基向量组合法非常有效。     

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     

一种适用于机翼带外挂结构的动力分析方法

本文通过对模态综合法和有限无法关系的讨论,说明了子结构“模态单元”这一概念。利用“模态单元”既可用少量自由度描述子结构的主要模态特性,又能象常规的有限单元那样方便地加以组合的特点,提出了一种适于机翼带外挂结构系统的动力分析方法。算例表明,这一方法是可行有效的。     

特征值重分析的广义伽略金法退化解

特征值的重分析方法在许多技术领域,如结构的动态优化设计分析、利用虚材料结构的模态试验数据提取(辨识)真实材料结构的试验模态参数等工作中都占有重要地位。作者曾为虚材料结构的试验模态处理建立过一种基于动柔度的广义伽略金法和基向量组合法,这两种方法作为特征值重分析技术,其"快速性"还不够理想。为此,本文采用了Kirsch的假设,通过解的结构原理得到广义伽略金法的退化解,其"快速性"非常好。数值结果表明,该方法的精度也满意。     

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。     

计算大型实对称特征问题的 Lanczos-QR 算法

为了计算大型实对称特征值问题Ｋｘ＝λＭｘ的少数低阶特征值对,本文给出Ｌａｎｃｚｏｓ－ＱＲ迭代方法。首先,给定初始迭代向量ｖ１,作ｍ步Ｌａｎｃｚｏｓ分解：ＫＶｍ＝ＭＶｍＴｍ＋ｈｍｅｍＴ。取Ｔｍ的ｄ个最大特征值为移位量,对Ｔｍ进行ｄ步带原点位移的ＱＲ分解。然后,修改初始迭代向量ｖ１。迭代地重新开始这一过程,迫使初始迭代向量ｖ１进入需求的特征子空间,从而使残量‖Ｋｘ－θＭｘ‖→０。数值例子表明,该方法收敛性强,且稳定、有效。     

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。     

结构动特性计算的广义模型物理化方法及应用

大型组合结构动特性计算往往采用子结构模态综合技术。子结构模态综合技术是将大型结构划分多个部件,将部件按照模态坐标展开为广义模型,再将广义模型进行综合,获得整体结构动特性。本文给出一种将部件的广义模型和物理模型直接综合的方法一广义模型物理化方法,并提供了方法在Nastran软件的实现途径。该方法不同于传统的子结构综合方法,能够将广义模型直接按照物理模型看待,从而将广义模型直接和物理模型进行综合,避免了繁琐的模态综合过程,使得对广义模型的理解和使用更加直观。文章晟后给出了广义模型物理化方法的验证算例以及工程应用实例。     

关于复模态理论的几个问题

对一个具有一般粘性阻尼的n个自由度的线性振动系统的研究需要用到复模态理论。本文论述了复模态理论中的若干问题,证明了复模态参数的一些重要性质,定义了实广义参数(广义质量,广义阻尼率等),导出了实系数矩阵形式的系统传递函数,还定义了系统的共振频率。所有这些定义和公式都兼容实模态理论中对应的定义和公式。     

动力响应问题的状态空间法

本文对已知外载荷具有粘性阻尼的线性系统,提出了分析动力响应的状态空间法,用这个方法可以由结构的自由振动建立离散结构的状态方程,并求出在给定载荷下的动力响应。为了校验,由状态方程的系数矩阵求出了简支梁的动力特性参数,并与之作了比较。再用状态空间法求得的位移、速度响应与用模态叠加法求得的相应的响应作了比较。两者间的差别很小。最后,讨论了状态空间法的一些特点。     

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。     

扩展卡尔曼滤波对时变参数追踪性能的影响研究

扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman filter,EKF）理论由线性卡尔曼滤波理论发展而来。在结构的物理参数未知的情况下,扩展卡尔曼滤波理论将结构的物理参数与其状态向量组成增广状态向量,对增广状态向量进行识别,从而得到修正的结构参数。本文引入扩展卡尔曼滤波理论,对结构参数进行识别。为了验证该方法的有效性,引入1个时变参数三自由度系统作为仿真算例,分别探讨扩展卡尔曼滤波中的各项滤波参数（模型噪声的协方差矩阵Q,测量噪声的协方差矩阵R）对结构的时变参数追踪性能的影响。结果表明,合适的滤波参数能使得算法更迅速,准确地识别出结构中的时变参数变化趋势。还通过一个悬臂梁仿真算例,证明了即使在部分测点没有测量的情况下,EKF算法也能识别出结构参数。     

密集根之特征向量导数的改进高精度动柔度法

作者曾为许多特征向量导数计算，提出过一种介于直接法（指直接求解线代方程组的，以Nelson为代表的一类方法）和模态法之间的高精度动柔度法。这种方法与作者建立的一般动柔度法一样，不能用于密集根之特征向量导数的计算。为使该方法扩展到密集根状态，本文将作者发展的混合移频技术应用于原高精度动柔度法，并重新推导了混合移频系统 的高精度动柔度式，从而形成能适用于许多密集根之特征向量导数计算的改进高精度动柔度法。     

对特征向量导数之动柔度法补充

一种计算很多特性向量导数的动柔度法在结构处于自由状态（具有刚体运动）下，因其工作方程之系数阵为满阵，使得计算效率不如结构处于约束状态那样好。本文移频动柔度法可以消除原动柔度法的这一缺陷，因此它的工作方程之系数陈总是具有刚度阵那样的带状特点。另外，由于对动柔度采用的移频步骤与特征方程求解时的移频技术是一致的。故而对方法的程序化极为有利。     

基于子空间算法的对称结构重频模态识别

针对飞机等对称结构的重频模态较难识别的问题,在随机子空间算法的基础之上,利用空间投影的性质和响应点位置间的几何关系,分离对称耦合模态,建立对称模态响应和反对称模态响应Hankel矩阵,实现单独利用响应数据识别重频的对称和反对称模态。最后通过仿真算例表明,改进后的方法成功提取了重频模态的振型,避免了传统算法识别结果的中的振型耦合,同时提高了对称模态中固有频率和阻尼的识别精度。     

火箭振动模态转角的试验测定

本文比较了火箭振动模态转角的相对和绝对测量表示法。通过分析和火箭模型的试验证实两种表示方法的一致性。讨论了由子结构转角频响函数实测值,预测组装结构的模态转角问题,并用典型物理梁作了模态转角试验综合的原理性验证。结论是用响应对外力的频响函数表示火箭的模态转角更合理些。