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北京航空航天大学学报 2019年第7期45卷 1337-1348页

作者：黄行蓉刘久周李琳北京航空航天大学中法工程师学院北京100083 中国运载火箭技术研究院北京100076 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083

针对非线性问题计算方法复杂和计算时间冗长一直是动力学领域的难点问题,给出了一套简单、准确、高效的非线性模态分析方法,对于常见的非线性系统(如杜芬系统、干摩擦系统和非线性材料等)均适用,具有一般性。首先,给出所提方法的基本理... 详细信息

针对非线性问题计算方法复杂和计算时间冗长一直是动力学领域的难点问题,给出了一套简单、准确、高效的非线性模态分析方法,对于常见的非线性系统(如杜芬系统、干摩擦系统和非线性材料等)均适用,具有一般性。首先,给出所提方法的基本理论与分析流程;然后,以杜芬系统为例阐述了其在非线性实模态域的应用,以干摩擦系统为例描述了其在非线性复模态域的应用,以压电系统为例展示了其在多场耦合域的应用;最后,给出了基于该理论对大型复杂非线性系统求解时的减缩方法。所提方法的核心在于建立非线性模态参数关于模态幅值的变化规律,不仅将系统的稳态响应求解问题简化为一维代数问题,极大地简化了数值计算过程,而且有助于分析、理解系统的非线性动力学行为。将所提方法与模态综合法结合,可用于高效求解大型复杂非线性系统动力学特性。

关键词：非线性模态分析模态综合杜芬干摩擦非线性材料减缩模型

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旋转运动Euler-Bernoulli梁的频率与模态分析

旋转运动Euler-Bernoulli梁的频率与模态分析

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2014年可展开空间结构学术会议

作者：赵振刘才山北京航空航天大学航空科学与工程系北京大学工学院

Euler-Bernoulli梁是用来描述细长构件弹性体的经典分析模型。在已知结构边界条件下,其自然频率和模态形状可依赖各种数值或理论分析的方法唯一确定。然而,大量的实验和理论分析表明,具有旋转运动的Euler-Bernoulli梁,其稳态动态响应的... 详细信息

Euler-Bernoulli梁是用来描述细长构件弹性体的经典分析模型。在已知结构边界条件下,其自然频率和模态形状可依赖各种数值或理论分析的方法唯一确定。然而,大量的实验和理论分析表明,具有旋转运动的Euler-Bernoulli梁,其稳态动态响应的频率特征将随着旋转速度或外部驱动力矩的变化发生明显的改变。如何理解动边界条件下的旋转Euler-Bernoulli梁的频率特征及模态性质涉及非线性动力学中一些基础理论问题,包括对非线性稳态响应的表征及对非线性模态的定义。本文针对具有旋转运动的Euler-Bernoulli梁,建立了考虑各类耦合效应的完备的数学模型。系统分析了各类耦合项对系统非线性动力学响应可能带来的影响。不同于传统结构动力学依赖频域分析的方法确定系统的自然频率,本文提出了一种依赖于时域分析的方法,系统研究了具有旋转运动Euler-Bernoulli梁周期性稳态非线性响应的频率和模态性质。理论和数值计算结果能够与相关文献发表的实验结果很好的吻合。

关键词： Euler-Bernouli梁非线性模态分析旋转运动

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基于有限元法的大跨度分载梁非线性仿真研究

基于有限元法的大跨度分载梁非线性仿真研究

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作者：许睿西安建筑科技大学

学位级别：硕士

由铝合金制造的大跨度分载梁（以下简称“分载梁”）作为军队重型装备的过桥和登陆辅助装备，具有轻巧灵活、便于组装等优点，临时铺架在野战部队重载越野车辆待通过的桥梁或路面，可最大程度的发挥桥梁或路面的承载潜能。由于传统强度... 详细信息

由铝合金制造的大跨度分载梁（以下简称“分载梁”）作为军队重型装备的过桥和登陆辅助装备，具有轻巧灵活、便于组装等优点，临时铺架在野战部队重载越野车辆待通过的桥梁或路面，可最大程度的发挥桥梁或路面的承载潜能。由于传统强度刚度测试无法整体把握结构的力学性能，且分载梁在载荷作用下将产生线弹性变形，或与布置于分载梁下方的分载器接触，因此，有必要对分载梁进行非线性仿真分析。本文以分载梁为研究对象，基于有限元法对分载梁进行非线性仿真研究。 1、结合分载梁结构特点，建立分载梁有限元模型，采用刚性区域法建立销轴和球铰支座有限元模型，合理简化模型，降低了计算规模。分载梁线性静力学分析结果表明：分载梁初始挠度较大。 2、为提高分载梁非线性静力学分析效率，本文结合分载梁接触特性，提出一种基于节点位移矢量的有限元迭代法，该方法通过施加节点位移的方式，对分载梁接触区域内节点位移矢量进行迭代，利用ANSYS结构线性静力学分析进行迭代求解，寻找分载梁接触平衡状态，避免了传统接触分析中参数的选取以及冗长反复的迭代过程。对分载梁进行非线性静力学分析，求得危险工况下分载梁拉应力和挠度仿真结果，提高了解算效率。仿真结果与试验结果的对比表明：分载梁仿真结果与试验值基本吻合。分载梁非线性静力学分析结果表明：规定静载荷作用下，分载梁强度刚度满足要求。 3、采用模型修正的方法，将变形引入有限元模型，并对分载梁进行了约束模态分析，结果表明：分载梁形变对结构的模态影响较小，分载器提高了分载梁整体结构刚度，并抑制了分载梁低阶模态。通过ANSYS初应力模态分析技术，将应力状态引入刚度矩阵，并对分载梁进行了工作模态分析，结果表明：分载梁应力状态对结构的模态影响较大，分载梁大范围压应力导致应力刚度包含大量负元素，降低了结构刚度，使分载梁工作模态的固有频率均低于约束模态。 4、基于有限元迭代法，对10km/h和20km/h移动载荷作用下的分载梁进行了非线性瞬态动力学分析，结果表明：分别经过2次和3次有限元迭代计算，求得分载梁应力和挠度以及接触节点和球铰支座支反力的时间历程。 20km/h移动载荷作用下，分载梁强度刚度满足要求，坡道弧形板为分载梁薄弱部位。载荷移动速度对分载梁最大应力和最大挠度的影响较小，但对接触节点支反力的影响较大，对于行驶速度较高的重型装备，分载梁的适用性较强，重型装备的过桥速度上限将取决于分载器和桥梁的承载能力。通过分载梁非线性仿真研究，整体上掌握了分载梁的力学性能，为其使用和优化设计提供理论指导。基于节点位移矢量的有限元迭代法的提出，大大提高了分载梁非线性瞬态动力学分析的解算效率，以及刚性区域法，模型修正法等方法的采用，为大型结构的接触非线性分析、非线性模态分析和非线性瞬态动力学分析的高效求解提供新方法、新思路。

关键词：大跨度分载梁有限元迭代法接触非线性分析非线性模态分析非线性瞬态动力学分析

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压电式推力测量装置模态参数辨识研究

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传感器与微系统 2019年第4期38卷 48-50页

作者：张军徐宏任宗金大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

以实验室研制的压电式推力偏心量装置为研究对象,通过锤击法获取了测量装置的特性曲线,基于非线性模态分析方法,编制了模态参数辨识程序,得到了测量装置三个方向的理论动态响应传递函数。辨识得到的理论传递函数伯德图与实测相比吻合,... 详细信息

以实验室研制的压电式推力偏心量装置为研究对象,通过锤击法获取了测量装置的特性曲线,基于非线性模态分析方法,编制了模态参数辨识程序,得到了测量装置三个方向的理论动态响应传递函数。辨识得到的理论传递函数伯德图与实测相比吻合,验证了所得到的理论传递函数的正确性。利用传递函数,进一步得到各阶固有频率与测量装置各环节的关系,为找到装置的薄弱环节并提高其固有频率提供有力依据。

关键词：推力测量装置非线性模态分析固有频率

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