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基于假设模态法的风力机动力学分析

振动与冲击 2012年第11期31卷 122-126页

作者：王磊陈柳何玉林刘桦金鑫电子科技大学能源科学与工程学院成都611731 重庆大学机械学院重庆400044

采用Kane方法建立风力机系统动力学模型,并使用假设模态离散化方法对其进行柔性化。结合修正的BEM理论计算得到的风轮气动载荷,并在Fortran环境下编程建立风力机整机的系统动力学数学模型,完成对风力机的随机响应分析。以某型2.5MW风力... 详细信息

采用Kane方法建立风力机系统动力学模型,并使用假设模态离散化方法对其进行柔性化。结合修正的BEM理论计算得到的风轮气动载荷,并在Fortran环境下编程建立风力机整机的系统动力学数学模型,完成对风力机的随机响应分析。以某型2.5MW风力发电机组为研究对象进行分析计算,将分析数据同国际权威计算软件GH Bladed数据比较。比较表明,该分析模型可以较好的模拟风力机的动力学特性,同时兼顾了较少建模计算时间和较高分析精度两个优点,近而验证采用假设模态法进行风力机动力学分析是一种行之有效的方法。

关键词： Kane方法假设模态法修正的BEM模型风力机动力学分析

基于假设模态法的多跨点阵夹芯梁振动问题研究

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基于假设模态法的多跨点阵夹芯梁振动问题研究

作者：赵召北京工业大学

学位级别：硕士

多跨结构被广泛应用于工程实际之中,因而对其振动问题的研究吸引着学者们的关注。目前来说,解析法用来计算与分析多跨结构的振动问题比较常见,但计算过程会随着结构的跨数增加而变得复杂。运用解析方法处理多跨点阵夹芯结构这类复合结... 详细信息

多跨结构被广泛应用于工程实际之中,因而对其振动问题的研究吸引着学者们的关注。目前来说,解析法用来计算与分析多跨结构的振动问题比较常见,但计算过程会随着结构的跨数增加而变得复杂。运用解析方法处理多跨点阵夹芯结构这类复合结构的振动问题时,计算会变得更加繁琐。近些年来,点阵夹芯结构在航空航天、航海以及高速列车领域受到高度重视,且在实际工程中往往为多跨结构。本论文采用假设模态法计算了多跨Timoshenko梁与多跨点阵夹芯梁的振动特性,研究内容主要分为以下几个部分:(1)采用假设模态法计算多跨梁的横向位移假设模态时,将多跨梁的整体结构考虑为一个单跨梁,结构各跨的横向位移的假设模态设为在整体单跨梁假设模态基础上,用满足结构边界条件插值函数进行修正。多跨梁的转角位移假设模态使用两种方法表示,分别为单三角函数级数的形式与插值函数修正后的形式。(2)基于假设模态法与Hamilton原理,建立多跨Timoshenko梁的运动方程,计算结构固有频率与瞬态单脉冲激励下的自由振动时域响应,并与已知文献和Ansys有限元结果对照并验证假设模态法求解的正确性。采用两种转角位移的假设模态函数计算下的结果与Ansys仿真结果误差分析,选取其中精确度较高且运算简便的转角位移假设模态方法。分析结构长厚比,失谐度以及跨数三个参数的改变对多跨Timoshenko梁振动特性的影响。本文中长厚比为结构总长度与横截面直径的比值;失谐度为中跨长度占三跨Timoshenko梁总长度的比值;研究跨数对结构振动特性影响时,选取非失谐多跨Timoshenko梁为研究对象,目的为忽略结构失谐而导致振动特性差异这一影响作用。研究发现结构参数的变化对多跨梁振动特性的影响具有规律性,同时得出对称三、四跨梁对应阶次固有频率相等的规律。例如一定条件下,不同失谐度的三跨梁的相同偶数阶频率对应相等。此外该假设模态法也对多跨Euler-Bernoulli梁振动特性进行了计算验证。(3)将假设模态法从简单的多跨Timoshenko梁结构拓展到计算结构复杂的多跨点阵夹芯梁的振动特性。研究对象选取典型的金字塔型与Kagome型多跨点阵夹芯梁,并推广本文假设模态法适用于其他构型点阵夹芯梁。对多跨点阵夹芯梁的振动分析中,将芯子等效为均匀芯层,并计算芯层的等效密度与等效剪切刚度,考虑芯层的剪切变形。点阵夹芯结构的上、下面板为薄板,因此仅考虑其弯曲变形。计算仍采用假设模态法与Hamilton原理求解结构的振动特性,并运用有限元软件ANSYS验证理论求解所得的固有频率与振型。(4)运用假设模态法求解不同的面板厚度、芯子杆件半径、芯子杆件倾斜角的三跨金字塔点阵夹芯梁与三跨Kagome点阵夹芯梁的固有频率与中点位置处自由振动响应,总结并对比以上变量对结构振动特性的影响。同时以三跨金字塔点阵夹芯梁为对象,研究了材料的弹性模量、阻尼对结构振动特性的影响作用。

关键词：多跨Timoshenko梁多跨点阵夹芯梁自由振动响应假设模态法固有频率

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部分主动约束阻尼梁振动的假设模态法建模

振动与冲击 2009年第4期28卷 38-41页

作者：王淼孟光上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

基于夹层结构的Mead-Markus基本假设,使用假设模态法对部分主动约束阻尼覆盖的梁结构进行建模和计算,并与有限元结果进行比较。重点研究压电层厚度、阻尼层厚度、ACLD长度和位置对模态损耗因子的影响。研究表明,适当增加压电层厚度,减... 详细信息

基于夹层结构的Mead-Markus基本假设,使用假设模态法对部分主动约束阻尼覆盖的梁结构进行建模和计算,并与有限元结果进行比较。重点研究压电层厚度、阻尼层厚度、ACLD长度和位置对模态损耗因子的影响。研究表明,适当增加压电层厚度,减小阻尼层厚度,增加ACLD长度有利于增强阻尼效果。

关键词：主动约束阻尼 Mead-Markus模型假设模态法几何效应

基于假设模态法的柔性机械臂瞬时变形响应分析

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自动化与仪器仪表 2019年第12期 65-67页

作者：高强青岛大学自动化学院

柔性机械臂具有柔韧性强、速度快和能耗低优点,因此被广泛应用于机械工程和航空航天领域。采用简支梁模态法建立了双连杆机械臂动力学模型,分析假设模态方法(Assumed mode method)计算瞬态变形响应的能力,将连杆变形的假设模态方法与绝... 详细信息

柔性机械臂具有柔韧性强、速度快和能耗低优点,因此被广泛应用于机械工程和航空航天领域。采用简支梁模态法建立了双连杆机械臂动力学模型,分析假设模态方法(Assumed mode method)计算瞬态变形响应的能力,将连杆变形的假设模态方法与绝对节点坐标法(Absolute nodal coordinate formulation)进行比较。结果表明,两种方法得到的点轨迹曲线基本一致,假设模态法对机械臂端点位移的预测精度更高。

关键词：柔性机械臂假设模态法瞬态响应简支梁模态

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基于假设模态法的结构模态识别

基于假设模态法的结构模态识别

第九届全国振动理论及应用学术会议

作者：毛利军陈少林南京航空航天大学土木工程系

本文提出了一种时域内基于假设模态法的结构模态识别方法。首先,建立结构无阻尼有限元模型,假定有限元模型所得结构质量矩阵为实际结构质量矩阵,仅所得刚度矩阵与实际结构存在误差;获得关于质量矩阵归一化的有限元模态振型,并以此作为... 详细信息

本文提出了一种时域内基于假设模态法的结构模态识别方法。首先,建立结构无阻尼有限元模型,假定有限元模型所得结构质量矩阵为实际结构质量矩阵,仅所得刚度矩阵与实际结构存在误差;获得关于质量矩阵归一化的有限元模态振型,并以此作为结构假设模态;选择与测点数目相同的低阶假设模态拟合测点数据,可得假设模态基下的模态坐标;根据结构输入,建立基于假设模态基的动力方程;将动力方程重新整理,形成以模态阻尼和模态刚度为未知量的超定方程组;对未知参数较多、系数矩阵条件数较大的超定方程组,利用截断总体最小二乘法(TTLS)进行求解,降低问题的不适定性,改善方法的抗噪性能;结合已知模态质量,最终得到结构的试验模态参数。数值试验表明,与常规最小二乘法(LS)相比,TTLS法有良好的适定性和抗噪声性能。

关键词：假设模态法模态识别最小二乘法截断总体最小二乘法

来源： cnki会议评论

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基于假设模态法的结构模态识别

基于假设模态法的结构模态识别

第九届全国振动理论及应用学术会议暨中国振动工程学会成立...

作者：毛利军陈少林南京航空航天大学土木工程系

关键词：假设模态法模态识别最小二乘法,截断总体最小二乘法

来源： cnki会议评论

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移动车辆作用下铰接梁式浮桥的动力响应

振动与冲击 2022年第2期41卷 193-199页

作者：张军贺方倩无锡太湖学院土木工程学院江苏无锡214064

由于铰接梁式浮桥的主梁在移动荷载作用下产生弹性变形的同时,还会随着桥脚舟浮箱的运动而运动,其力学特征比较复杂。将每一段铰接梁独立进行研究,同时考虑了刚体运动与弹性变形,在梁振动理论的基础上建立了浮桥的运动方程。在移动集中... 详细信息

由于铰接梁式浮桥的主梁在移动荷载作用下产生弹性变形的同时,还会随着桥脚舟浮箱的运动而运动,其力学特征比较复杂。将每一段铰接梁独立进行研究,同时考虑了刚体运动与弹性变形,在梁振动理论的基础上建立了浮桥的运动方程。在移动集中荷载模型的基础上构建了多轴车辆模型,在势流理论基础上对桥脚舟浮箱进行了时域运动分析,运用假设模态法构建了总体矩阵计算方程并进行计算。计算算例结果表明,所构建计算模型得出的结果能够有效地反映浮桥的运动规律,为浮桥的设计与分析研究提供了技术手段。

关键词：铰接梁式浮桥结构振动移动荷载动力学模型势流理论假设模态法

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双通道旋转输流管临界流速和振动模态分析

力学学报 2023年第1期55卷 182-191页

作者：张博郑昊楷孙东生丁虎陈立群长安大学理学院西安710064 上海大学力学与工程科学学院上海200444

旋转叶片是航空发动机重要零件之一,服役条件十分恶劣,常常因振动过量导致其失效.为了合理设计含冷却通道的叶片,保证其可靠性与安全性,需对含冷却通道的叶片的振动特性进行研究.基于EulerBernoulli梁理论,将叶片简化为含两通道的悬臂... 详细信息

旋转叶片是航空发动机重要零件之一,服役条件十分恶劣,常常因振动过量导致其失效.为了合理设计含冷却通道的叶片,保证其可靠性与安全性,需对含冷却通道的叶片的振动特性进行研究.基于EulerBernoulli梁理论,将叶片简化为含两通道的悬臂旋转输流管,考虑了通道轴线偏移量对流体动能的影响,采用Lagrange原理结合假设模态法建立包含双陀螺效应的运动控制方程,采用降阶扩维的方法求解系统特征值.研究两通道模型的流速比、转速和长细比等对前3阶特征根曲线影响.将文章模型退化为简支单通道输流管,与文献报道结果进行对比,部分验证建模方法的正确性.研究发现:在相同的管道截面积下,两通道模型的临界流速值大于单通道模型的;旋转运动引入的陀螺效应会使得第2,3阶特征根轨迹发生绕圈现象,并多次穿越虚轴;随着长细比的增大,系统会表现出类似非旋转的悬臂输流管的动力学行为;系统的横向位移模态响应呈现出行波特性,且在不同参数组合下,阻尼因子对前3阶模态产生不同的增强或减弱作用.

关键词：旋转输流管假设模态法复模态稳定性临界流速

基于奇异摄动的刚柔耦合Delta机器人非线性混合控制

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机械工程学报 2024年第5期60卷 95-106页

作者：商德勇黄云山黄欣怡潘崭中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083

在高速运动中,Delta并联机器人杆件发生的弹性变形和振动对运动性能的影响不可忽略。针对有限元法离散柔性杆时出现方程维度高且难以适用于主动控制的问题,通过假设模态法和Kane方法,对Delta刚柔耦合并联机器人进行动力学建模。通过添... 详细信息

在高速运动中,Delta并联机器人杆件发生的弹性变形和振动对运动性能的影响不可忽略。针对有限元法离散柔性杆时出现方程维度高且难以适用于主动控制的问题,通过假设模态法和Kane方法,对Delta刚柔耦合并联机器人进行动力学建模。通过添加闭链刚柔耦合系统运动学位置、速度、加速度约束方程,建立了闭链形式的Delta并联机器人的刚柔耦合动力学方程。针对Delta并联机器人刚柔耦合动力学模型复杂度高的问题,利用奇异摄动法,将刚柔耦合动力学模型依据时间尺度分解为快变和慢变两个子系统。为避免扰动的影响并保证收敛性,针对慢变系统设计了非奇异终端滑模控制器;为抑制弹性振动对运动的影响,针对快变系统设计了LQR最优控制器,并将两个子系统的控制器合并为刚柔耦合系统的非线性混合控制器。仿真对比实验证明,所设计的混合控制器不仅保持了更高精度的轨迹跟踪,而且实现了明显的振动抑制效果,为Delta刚柔耦合并联机器人的主动跟踪控制和振动抑制提供了新思路。

关键词：并联机器人刚柔耦合假设模态法 Kane方法奇异摄动