结构动力特性综合设计方法

本文描述结构动力特性的综合设计方法。它将结构动力特性的正设计和逆设计融为一体,给出一种具有普遍工程适用的结构动力特性设计新方法。     

求解结构动力反问题的逆特征值方法

设计一个结构,使其具有事先给定的频率和（或）振型,这类结构动力反问题有重要的应用和理论价值。本文提出了求解它的逆特征值方法,并给出了数值例子。算例一说明:逆特征值方法的计算精度要比反摄动法高得多。经过实验验证的算例二表明:计算值、目标值和实验值十分吻合。     

介绍一种机械式自动转位刀架

新设计或改装的数控、程控车床,都应保证刀架有高的重复定位精度和能按指令或程序自动地转换刀具位置。刀架的转位,可用单独的动力源或利用机床本身的动力源。选用何种动力与结构为宜,这同机床的驱动系统与结构有关。一般来说,如果设计或改装的机床采用液压驱动,那么设     

逆设计方法研究

本文以梁元结构为例,推导满足结构静、动力特性的结构逆设计计算方法。     

飞机航炮与支承结构的匹配要求及其设计途径

 在飞机结构动力设计中,航炮与其支承结构的匹配关系是关系着结构设计成败的极重要的问题之一。 通过对地面上支承航炮的板簧系统、对供地面试验用的模型结构及对实际结构的响应计算,可求出航炮与其支承结构相匹配的设计曲线。本文给出了一组可供实际使用的匹配曲线。再利用冲击载荷谱图作为实现匹配设计的技术途径,以期实现最佳的结构设计,从而进一步完善了动力强度设计程序。     

基于小型氢动力无人机的机身结构模块化设计

氢能源无人机能大幅度提升无人机续航时间,实现清洁能源动力。但存在着动力装置结构要求较高,功重比低,与机身集成难度大,燃料补充不便等问题。设计一种适用于小型氢动力无人机的模块化机身结构,通过设计详细的机身模块结构与动力系统的布置,强度与质量的分析优化,证明这种结构的合理性和优越性。它利用动力系统设备的自身材料强度与机身进行集成,把设备改装为机身模块和承力中枢,减轻机身质量,同时实现机身模块化,满足在短时间内快速补充燃料的需求。利用这种安装方式能够提升氢动力无人机的续航时间,降低成本。     

基于疲劳累积损伤准则的随机结构动力可靠性灵敏度分析

基于疲劳累积损伤准则,对动力可靠性灵敏度在工程上的应用进行了初步性的研究和探讨。研究表明,利用有限元软件将随机振动谱分析技术、基于Miner准则的疲劳动力可靠性理论和与灵敏度分析方法结合起来,分析结构的随机输入参数对结构的动力可靠性灵敏度的方法是有效并且可行的,本文的研究结果可为工程中随机结构的动力可靠性灵敏度的设计和评估提供参考。     

厘米级微型发动机转子系统分析

重点讨论了厘米级微型发动机转子系统的结构与动力特性,总结了微型涡轮发动机轴系和动力学设计的一般规律和特点,指出了微型发动机转子结构与动力特性研究的方向。     

关于结构参数敏感性的研究

本文从摄动原理出发,提出了求解结构动力逆问题时的参数敏感性分析方法.该方法在结构中引入一组可变参数,求得结构固有振频和(或)振型对诸参数的导数,从而确定出结构之敏感元件或敏感位置.按本文方法,结构固有频率和固有振型对参数 P_K 的敏感度 S_(a,k)~1和 S_(e,k)~1分别由式(13)和(15)求得。对于具有重特征值的退化情况,则利用 Pulseux 级数,可求得振频敏感度S_(ma,k)~1就是矩阵(27)的特征值。而振型敏感度 S_(me,k)~1的计算,可由式(31)来表示。本文提出的方法十分简洁,处理了退化情况,且易编制程序,实现结构动力设计的自动化,特别适宜于工程应用.本文方法已用于航空工程中几个梁架式结构的振动设计,并用实验数据进行了验证,其结果是令人满意的.     

飞机发动机固定装置的载荷计算方法

飞机发动机固定装置是飞机的重要结构之一,它除了支承庞大发动机结构外,还要承担飞机的动力传输,故其强度问题是该部件的设计关键。解决该问题时首先必须知道结构上承受的载荷,然后逐一校核该装置的零件强度。因此,如何准确计算发动机固定装置的载荷,对飞机的设计乃至其飞行安全都有着重要意义。本文采用常规力学计算方法和有限元计算方法对载荷计算进行了探讨。     

复约束方法计算斜齿圆柱齿轮结构特征值问题

根据齿轮结构的循环对称性，以仅含有一个完整轮齿的扇形子结构作为齿轮有限元计算模型，用计算循环对称结构特征值问题的复约束方法，通过求解一个扇形子结构的特征值问题得到整个齿轮结构的特征值和特征向量。计算了４个不同参数齿轮的低阶固有频率和振型，并与实验结构数据比较，获得了满意的结果。这证明复约束法既极大地减少了计算所需内存和机时，又可建立包含轮齿和轮体在内的计算模型，保证了齿轮结构特征值问题计算的完整性和准确性。     

具有随机参数的周期性结构振动分析的谱方法

为了探讨整圈连接的涡轮叶片组内各个叶片的制造偏差对叶片组振动的影响,本文利用一个具有周期性随机参数的结构模型来近似地模拟叶片组结构,并提出了分析这种结构的振动的一种谱方法。假定结构参数的标准差为微小量,因而可应用摄动法。将周期性随机结构参数展开成付氏级数,从而求解结构的自由振动和受迫振动,求得结构的频率和振型,以及共振振幅及其方差估计。论证了主振型的正交性,分析了此结构共振的特殊条件。算例表明,分析结果与实验结果具有相同的量级。     

推力室结构力学分析与优化设计

针对某液体火箭发动机推力室建立了参数化模型,使用有限元方法分析结构固有频率和振型,并进行了模态试验验证.采用最优拉丁超立方法进行计算机数值试验设计,得到了结构质量和1阶固有频率对于设计变量的敏感性,对于优化设计过程具有指导意义.使用NSGA-Ⅱ算法开展多目标优化设计,得到了同时满足静力学与动力学设计要求的推力室结构最优设计方案.最优设计方案的推力室质量减轻了9.1%,1阶固有频率值提高了22.6%,结果表明该方法能有效提高推力室的力学性能.      

智能结构不确定参数系统振动控制及其摄动分析

 结构建模中通常考虑不确定性等因素以确保系统及其控制系统具有良好的鲁棒性,由于参数不确定性引起的系统参数的变化将导致系统性能退化,甚至影响系统内部稳定性,所以不确定性概念在工程结构的分析与设计中起到重要的作用。研究了具有不确定参数系统鲁棒性理论,提出了抑制系统振动的控制规律;基于矩阵摄动法讨论了不确定参数对智能结构系统的影响,并利用不确定性凸模型理论分析了智能结构具有不确定参数系统稳定性的问题,提出了分析含不确定参数系统鲁棒性的方法。算例说明该方法的有效性。     

透平机械零件振动的可靠性设计

以传统的振动设计方法为基础, 提出了透平机械零件振动的可靠性设计方法。介绍了透平机械零件的振动设计量分布参数的确定方法和避开共振、限制振动响应的可靠性计算模型, 并给出了透平机械的转子、轴承和叶片的可靠性设计方法及应用实例。      

多频优化与频响优化的结构动力学设计

 本文介绍了飞机研制中的结构动力学设计问题,包括结构多频优化设计及其程序系统SDD1以及结构频响优化设计及其程序系统SDD2,并给出了算例。     

发动机机匣弧面不规则管路的布局参数多目标优化设计

管路布局优化是降低发动机管路振动应力的重要手段,提出了一种发动机机匣弧面上不规则管路布局参数的多目标优化设计方法。从发动机机匣弧面的U形管路出发,建立了具有复杂布局走向的不规则单管路的参数化建模方法。分析了布局参数对管路的危险固有频率、多点激励响应的灵敏度。综合考虑错频和最大响应等多个目标,采用多目标遗传优化算法,对不规则管路的布局参数实施了优化设计。结果表明:管形布局优化设计效果显著,错开了两个危险固有频率禁带;管路结构在相同激励下最大位移幅值下降约35%,最大应力幅值下降近50%,为发动机管路的振动控制和动力学正向设计提供了参考。      

Higher-order vibration of thick composite and sandwich plates based on an alternative higher-order model

The transverse stretching vibration of thick sandwich plates, which is attributed to largely different stiffness at the adjacent layers, is a challenging issue, and efficient approach for such issue is less reported in the published literature. Thus, natural frequencies corresponding to stretching vibration modes are generally neglected in engineering design, which might impact structural safety as frequencies of the exciting force are close to transverse stretching vibration frequencies. This paper proposes an alternative higher-order model for dynamic analysis corresponding to the higher-order vibration modes. The proposed model is classified in the displacement-based equivalent single-layer theory, as the number of displacement parameters in the proposed model is independent of the layer number. The continuity of displacements and transverse shear stresses can be fulfilled at the interfaces between the adjacent layers of structures. To demonstrate the capability of the proposed model, typical examples are analyzed by utilizing the proposed model, the three-dimensional finite element method and the chosen higher-order models. By comparing with the exact three-dimensional elasticity solutions, it is found that the proposed model can yield more accurate natural frequencies corresponding to the higher-order displacement modes than the selected models. Moreover, the factors influencing reasonable prediction of the higher-order frequencies are investigated in detail, which can provide a reference for the accurate prediction of the higher-order frequencies.     

Boundary condition modelling and identification for cantilever-like structures using natural frequencies

The actual boundary conditions of cantilever-like structures might be non-ideally clamped in engineering practice, and they can also vary with time due to damage or aging. Precise modelling of boundary conditions, in which both the boundary stiffness and the boundary mass should be modelled correctly, might be one of the most significant aspects in dynamic analysis and testing for such structures. However, only the boundary stiffness was considered in the most existing methods. In this paper, a boundary condition modelling and identification method for cantilever-like structures is proposed to precisely model both the boundary stiffness and the boundary mass using sensitivity analysis of natural frequencies. The boundary conditions of a cantilever-like structure can be parameterized by constant mass, constant rotational inertia,constant translational stiffness, and constant rotational stiffness. The relationship between natural frequencies and boundary parameters is deduced according to the vibration equation for the lateral vibration of a non-uniform beam. Then, an iterative identification formulation is established using the sensitivity analysis of natural frequencies with respect to the boundary parameters. The regularization technique is also used to solve the potential ill-posed problem in the identification procedure.Numerical simulations and experiments are performed to validate the feasibility and accuracy of the proposed method. Results show that the proposed method can be utilized to precisely model the boundary parameters of a cantilever-like structure.