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Eigenvalue Analysis of Thin Plate with Complicated Shapes By a Novel Infinite Element Method

Computer Modeling in Engineering & Sciences 2019年第8期120卷 273-292页

作者： Deshin Liu Yuwei Chen Department of Mechanical Engineering and Advanced Institute of Manufacturing with High-Tech Innovations National Chung-Cheng UniversityMinhsiungChiayi 62102Taiwan

A novel infinite element method(IEM)is presented for solving plate vibration problems in this paper.In the proposed IEM,the substructure domain is partitioned into multiple layers of geometrically similar finite elements which use only the data of the boundary nodes.A convergence criterion based on the trace of the mass matrix is used to determine the number of layers in the IE model partitioning process.Furthermore,in implementing the craig-bampton(CB)reduction method,the inversion of the global stiffness matrix is calculated using only the stiffness matrix of the first element layer.The validity and performance of the proposed method are investigated by means of four illustrative problems.The first example considers the case of a simple clamped rectangular plate.It is observed that the IEM results are consistent with the theoretical results for first six natural frequencies.The second example considers the frequency response of a clamped rectangular plate with a crack.The main feature of IEM is that a very fine and good quality virtual mesh can be created around the crack tip.The third and fourth examples consider the natural frequency of a multiple point supported plate and a perforated plate,respectively.The results are obtained just need to adjust the reference point or boundary nodes.The parametric analyses for various geometric profiles are easy to be conducted using these numerical techniques.In general,the results presented in this study have shown that the proposed method provides a direct,convenient and accurate tool for eigenvalue analysis of thin plate structure with complicated shapes.

关键词： Infinite element method craig-bampton method plate vibration eigenvalue problem

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基于craig-bampton法的快速修改车体频响特性方法研究

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现代商贸工业 2020年第36期41卷 147-149页

作者：黄超李明洋中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

基于craig-bampton法,建立了实验对比车辆的柔性车体模型,通过将此柔性车体导入多体动力学软件SIMPACK中,建立了该车辆的刚柔耦合模型。在此基础上,提出了一种通过改变柔性体刚度矩阵来快速修改其模态频率的方法。利用此方法对比研究了... 详细信息

基于craig-bampton法,建立了实验对比车辆的柔性车体模型,通过将此柔性车体导入多体动力学软件SIMPACK中,建立了该车辆的刚柔耦合模型。在此基础上,提出了一种通过改变柔性体刚度矩阵来快速修改其模态频率的方法。利用此方法对比研究了不同激励条件下车辆舒适度测点的振动响应,结果表明本文提出的方法具有可行性,可用于车辆设计初期阶段车体振动响应的快速预测。

关键词： craig-bampton 刚柔耦合模型频响特性振动响应

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航天器组合体界面数据恢复、模型修正及软件开发

航天器组合体界面数据恢复、模型修正及软件开发

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作者：周前坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

组合体是航天器常见的结构形式,星箭耦合、空间站舱段连接等,均是典型的组合体结构。在对这种精密复杂结构进行动力学建模分析时,往往会存在较大的困难。首先是高度复杂结构带来的庞大计算量,在对计算结果要求较高时,通常需要对结构划... 详细信息

组合体是航天器常见的结构形式,星箭耦合、空间站舱段连接等,均是典型的组合体结构。在对这种精密复杂结构进行动力学建模分析时,往往会存在较大的困难。首先是高度复杂结构带来的庞大计算量,在对计算结果要求较高时,通常需要对结构划分较为精密的网格,这意味着计算量的大幅提升。其次是有限元模型的准确性,准确的有限元模型,对实验与仿真的吻合度以及仿真对实际的预示能力起决定性作用。本文围绕这两个关键技术问题,对组合体的高效计算以及复杂模型的有限元模型修正进行了探究。首先是组合体结构的动力学计算,本文研究了经典的craig-bampton子结构方法,它的基本思想是将一个组合体结构划分成若干子结构,然后进行子结构缩减,通过子结构之间的连接关系进行结构组装计算。本文对子结构的凝聚、整体结构的组装、子结构数据的恢复进行研究,利用craig-bampton方法进行子结构的动特性以及动响应分析。然后基于本方法对子结构界面进行研究,导出了凝聚在子结构界面的刚体载荷以及与之对应的刚体质心加速度。模型修正也是复杂结构准确建模的必备环节,即利用结构的实验结果对有限元模型进行修正,从而提高有限元模型和实际模型的吻合度,这样最终模型将对实际模型的动力学特性有更好的预示。本文对粒子群方法、遗传算法以及基于优化理论的径向基函数代理模型方法进行研究,并将这些方法应用到模型修正,将频率、振型、频响函数作为修正目标对结构进行修正从而提升有限元模型的精度。在对理论进行研究的基础上,针对实际工程应用需求,需要将本文中的理论方法转化成可以实际应用的求解系统。本文最后利用商业有限元软件Patran、Nastran软件的二次开发语言PCL、DMAP,在Patran内部嵌入开发求解系统,形成完整的用户应用界面,并且利用开发的软件进行实际工程结构的计算验证,对复杂工程结构的精确建模和计算具有重要的意义。

关键词：航天器组合体 craig-bampton 子结构界面模型修正软件开发

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