一、动力学边界模拟中的振型修正与模态截断(论文文献综述)
朱莹[1](2021)在《来流条件对风力机叶片流固耦合动力响应特性的影响》文中指出风力机运行过程中,由于来流风速空间上不均匀,时间上非定常以及风切变、强湍流等特性的影响,使得叶片截面载荷以不均匀非稳定的随机形式变化。不同工况下风力机叶片截面力源分布不同,使得叶片结构流固耦合动力特性复杂,低频模态密集。研究风力机叶片在不同来流条件下的耦合动力特性,对风力机叶片优化设计以及故障预防诊治等具有重要意义。因此,本文基于NREL 5MW风力机实尺度模型,采用不同剪切指数的风剪切来流入口,通过AR线性过滤法生成脉动风速入口,探索不同来流条件下风力机叶片截面载荷、压力分布、应力、应变及振动响应特性的变化规律。主要研究内容如下:(1)建立NREL 5MW风力机实尺度模型,选取5m/s、8m/s以及11.4m/s等三个风速工况进行数值模拟,通过推力和转矩验证本文建立的离散模型可行性;同时,将无预应力条件下的模态分析结果与文献中方法求解结果对比,验证叶片结构建模及铺层设计的可靠性。(2)在均匀流条件下,采用延迟分离涡湍流模型,1)研究流速对风力机叶片流场模拟结果的影响。结果表明,叶片表面压力、最大正压区和负压区的覆盖面积以及叶片吸压面间的压差均随流速增大而增大;最大正压区逐渐向翼型前缘移动,最大负压区向尾缘方向扩散;压力曲线变化规律证明修圆处理对叶片气动性能的影响较小。2)研究叶片结构应力、应变、耦合变形等随流速的变化规律。结果表明,叶片应力集中部位和变形疲劳易断点均出现在根部圆弧段与翼型的过渡位置,这与实际运行过程中叶片出现断裂的位置相近;随着流速的增大,叶片应力、应变最值区域面积及耦合变形幅值逐步增大,从而可能加剧叶片疲劳破坏。(3)基于不同风剪切指数的入口条件,1)探索风剪切指数对叶片表面压力分布、载荷特性的影响以及叶片截面载荷随方位角的变化规律。数值结果表明,叶片主要承受轴向载荷的作用,且叶片的载荷最值在叶展方向85%至90%截面段;叶轮旋转效应、来流流速分布不均以及风速轮廓随高度的变化等因素使得叶片吸压面间的压差随风剪切指数增大而增大,且来流条件变化对叶片吸力面压力的影响更大。2)对比分析了均匀流和不同风剪切指数剪切流条件下结构耦合形变、应力、应变以及模态频率的变化规律。结果表明,相对于均匀来流的影响,风剪切来流作用下叶片结构耦合变形、应力、应变以及模态频率均呈现出增大的趋势,且随着风剪切指数的增大而增大;这启示我们在开展风力机叶片流固耦合分析时,考虑风剪切的影响能够更准确地反映大气边界层中流体对叶片的耦合作用。(4)基于AR线性过滤法建立B类湍流风场,1)通过数值模拟对比分析不同来流条件下叶片表面载荷和压力分布规律。结果表明,基于AR线性过滤法生成B类湍流风场,比预前模拟法更为简单可靠,可作为研究风力机叶片在不同工况下流固耦合特性的入口条件生成方法;由于湍流风场同时考虑风剪切和湍流影响,因此同一截面处B类风场入口条件下叶片表面压力最大;且叶片前缘对来流脉动特性的影响更为敏感,使得不同来流工况下各翼型截面处叶片前缘压力差异最明显,且沿叶展方向压力差异逐步增大。2)研究不同来流条件下叶片结构的流固耦合动力特性。结果表明:不同来流条件下,B类湍流风场作用下叶片结构耦合变形、应力以及应变值最大;在0~3Hz低频范围,叶片结构出现三个共振峰值,分别对应前三阶模态频率,且第一阶和第三阶频率下叶片结构振动更剧烈,这启示我们在开展叶片结构优化设计时,应采取措施避免产生低频谐振。
董旭[2](2021)在《跨音风扇颤振及非定常流致振动机理研究》文中提出现代航空发动机和燃气轮机压缩系统设计(modern design)为了提升性能、缩小尺寸、减重、降耗,倾向于使用更轻薄的叶片设计、更小的叶片轴向间距、零部件更少的整体叶盘结构,这使得叶片更容易出现气动弹性问题。在压缩系统,尤其是风扇部件,颤振及由非定常流动诱发的叶片振动问题尤其突出。现有的研究中,大多数仅关注孤立转子的气动弹性表现,忽视了叶排之间的压力反射和干扰。本文依托国家科技重大专项,探索了级环境下考虑声传播特性的颤振发生机理,在原有基础上推进了对颤振敏感声模态范围的认知,分析了下游声模态在不同传播特性时的叶排间干涉效应,并就风扇叶片通道内的非定常流动与潜在的气动弹性失稳风险进行了研究。本文的主要开展的内容如下:(一)基于平板叶栅的颤振关键参数研究。以平板叶栅为研究对象,开展了不同参数对颤振影响机理的研究。本部分研究的关键参数如下:折合频率、通道面积(安装角和栅距)、攻角。获得了气动阻尼随关键参数的变化规律,揭示了攻角与安装角对气动阻尼的耦合影响机制,用通道面积变化系数解释了不同相位角下非定常压力的变化规律。(二)考虑声传播特性的跨音风扇颤振研究。拓宽了上下游声传播特性与颤振发生关联机制的认知,提出了颤振发生时上游声传播特性的新范围,解释了上游声共振情况下颤振被抑制的原因。明确了“吸力面分离流动驱动颤振”的内在机理,更新了吸力面分离流动在颤振时发挥的作用,定位了导致颤振发生的流动根源。进行了不同间隙大小下跨音风扇的颤振特性研究,明确了叶顶间隙流动对叶片负荷及局部叶片冲击的双重影响,从非定常压力幅值和相位角度提出了叶顶间隙影响气动阻尼的内在机制。(三)级环境下风扇颤振机理研究。针对下游不同的声传播特性,提出了声传播模态为截断时的排间反射机理,揭示了下游叶片对下游声模态的影响机制,对比了级环境与单转子状态时上下游非定常扰动随频率变化的差异,分析了不同静子数目时气动阻尼的变化规律。(四)叶顶高频非定常流动与气动弹性风险研究。针对风扇叶顶附近的非定常流动,解析了其频谱特性,明确了三维涡系在通道内部的演化规律,解释了不同频率的流动在通道内部及叶片表面的传播机制,探索了流动与叶片固有频率之间的锁定(lock-in)现象,分析了叶片在非定常流动作用下潜在的气动弹性失稳风险。
罗轩[3](2021)在《配气机构NVH性能分析方法研究及应用》文中进行了进一步梳理配气机构是发动机的核心子系统之一,也是发动机重要的振动噪声源之一。由于配气机构和发动机其他部分存在诸多耦合关系,对于配气机构的振声研究应在整机的层面上进行考虑。依据NVH问题的研究流程,本文从激励源、振动传递和噪声辐射的顺序对配气机构引起的整机振动噪声展开了一系列的仿真和试验研究工作,并将研究成果应用于解决一个实际的配气机构异响问题。具体工作内容与成果如下:对配气机构振声激励源特性进行了研究。通过搭建II型配气机构单阀系动力学模型,对配气机构在相应工况下的气门落座力、液压挺柱力和气门弹簧力等激励力特性进行了分析,并通过气门运动试验验证了模型的有效性。基于弹性流体动力学理论对凸轮-摇臂之间的接触特性进行了分析。以优化凸轮-摇臂之间的接触特性和降低振声激励力为目标,对凸轮型线和弹簧预紧力进行了优化设计。基于柔性缸盖多阀系模型对配气机构到缸盖的载荷传递特性进行了研究。基于柔性多体系统动力学原理和有限元法,建立了包括柔性体缸盖在内的配气机构多阀系动力学模型,对配气机构动力学和阀系与缸盖间的相互作用进行了分析。基于弹性流体动力学理论建立了凸轮轴承模型,考虑轴颈不对中和润滑油膜的影响,对凸轮轴承的载荷传递和润滑特性进行了分析,并对配气机构激励作用下的缸盖振动响应进行了分析。基于该模型,对包括转速、润滑油温度和润滑油标号在内的轴承润滑特性影响因素进行了探究。从整机层面对配气机构激励作用下的振动噪声特性进行了研究。针对某国产1.8T四缸汽油机建立了配气机构-整机耦合系统动力学模型,并充分考虑了配气机构和发动机本体之间的耦合关系。基于该模型,对该发动机配气机构动力学进行了分析,并对整机的振动响应和噪声辐射进行了预测。相较于通常采用的非耦合法,应用该耦合分析法预测整机振动响应和噪声辐射得到了与实测更吻合的结果。针对一种常见的怠速工况下发动机配气机构异响噪声问题进行了研究和优化。通过一系列的换件探索试验和信号处理分析,成功识别了异响特征。通过配气机构异响诊断模型的仿真分析,揭示了异响噪声的产生机理。基于有限元法和声学边界元法,建立了配气机构怠速异响复现模型。根据仿真分析结果,提出了A和B两套优化方案,并将B方案进行样件试制。验证试验结果显示,搭载B方案VVT的发动机在异响频段幅值明显降低,在主观评价中异响噪声基本消除,配气机构怠速异响问题得到圆满解决。
姚志勇[4](2020)在《横风下车桥系统气动特性与列车运行可靠性研究》文中提出随着我国高速铁路的快速发展,桥梁在线路中所占的比例越来越大,列车的运行环境也越来越复杂。列车会经常驶过平原、荒漠戈壁、跨江跨海桥梁、峡谷山区等容易遭遇大风的地区,由强风引起的列车倾覆、停运晚点等事故屡见不鲜。为确保列车的运行安全性,本文针对高速列车在地面、简支箱梁桥和大跨度钢桁梁桥三种常见路段上行驶时的横风气动特性与运行可靠性展开了研究。论文的主要研究工作如下:(1)基于计算流体动力学理论(Computational Fluid Dynamics,CFD)建立了列车在地面、简支箱梁桥和大跨度钢桁梁桥三种常见路段上行驶时的横风绕流数值模型,采用重叠网格方法模拟列车的真实运动,研究了考虑移动列车气动效应后的车桥系统横风绕流气动特性,揭示了车桥系统的气动耦合机理;通过与相关文献和移动列车风洞试验的结果对比,验证了数值模型的正确性;计算了列车和桥梁在横风下的气动力,并给出了列车气动力系数随合成风偏角变化的拟合表达式。(2)介绍了通过离散固定点的差值法和基于Taylor“冻结”湍流假定的单移动点模拟法来获取作用在移动列车上的脉动风速时程,并总结了两种方法的优缺点和适用性;基于准定常理论并考虑气动权函数的影响,推导了完全湍流风场中移动列车横风非定常气动力的计算公式,同时考虑了三个方向的湍流脉动和任意横风风向角对气动力的影响;此外,给出了计算横风下移动列车非定常气动力的数值算例,分析了气动权函数对计算结果的影响,并讨论了非定常气动力的概率分布特性。(3)以多体动力学理论建立车辆模型,有限元法建立桥梁模型,并考虑轮轨间的接触关系和作用在列车和桥梁上的风荷载,建立了风车桥耦合系统的动力分析模型;然后,考虑移动列车与横风的气动耦合效应,计算了列车通过多跨简支梁和大跨度钢桁梁桥过程中的车桥动力响应,并讨论了不同风速和车速对车桥动力响应的影响;最后,分析了列车通过桥梁的行车安全性。(4)基于随机振动的虚拟激励法(Pseudo Excitation Method,PEM),建立了地面列车的随机振动分析模型,计算了列车在脉动风和轨道不平顺下的随机动力响应,通过数值算例,分析了不同车速和风速对车辆响应功率谱的影响;考虑结构的首次超越破坏准则,提出了基于Possion穿越假定、Markov穿越假定和响应最大值法的高速列车横风稳定性评估模型;计算了列车的失效概率曲线,研究了不同风速、车速和横风风向角对列车失效概率的影响,给出了确保地面列车在横风下以一定概率安全运行的概率特征风曲线(Probabilistic Characteristic Wind Curve,PCWC),并进一步提出了能考虑横风风向角效应的概率特征风曲面(Probabilistic Characteristic Wind Surface,PCWS)。(5)将桥梁变形视为一种“附加的轨道不平顺”,通过全过程迭代法求解风车桥耦合动力方程,研究了列车分别在多跨简支梁和大跨度钢桁梁桥上行驶时风荷载、轨道不平顺和桥梁变形对列车振动的影响;基于Hermite矩模型理论对列车轮轨力极值进行估计,使用动力可靠度方法计算了桥上列车的横风失效概率曲线,研究了不同风速、车速对桥上列车运行可靠性的影响;最后给出了确保桥上列车在横风下以一定概率安全通过桥梁的概率特征风曲线。
薛会利[5](2020)在《基于最小方差无偏估计的风荷载及结构参数复合反演研究》文中提出风荷载及风致响应是高柔、大跨等风敏感结构安全性和使用性的主要控制因素。风荷载的获取手段主要有直接测量法和间接测量法。然而,实际工程结构表面的风压分布通常较为复杂,基于有限个测量点和测量位置的风压信息无法得到完整的风压分布。相较于风压测量,结构响应的测量技术较为成熟且测量精度较高,利用结构响应反演未知风荷载的间接测量方法具有工程实际意义。风荷载反演要求结构参数已知,但是建筑结构在服役过程中会产生材料老化、损伤等情况,结构参数通常难以确定。为此,有必要开展风荷载及结构参数复合反演方法的研究,并对反演方法的适用性和鲁棒性等关键因素进行相关验证。本文以最小方差无偏估计为理论基础,提出了风荷载及结构参数识别方法,探讨了不完备测量、复杂工程结构等条件下反演方法的可行性,结合数值模拟和风洞试验对所提方法进行了讨论与验证。主要研究内容如下:利用风致结构加速度响应,基于最小方差无偏估计理论,推导了结构风荷载反演的递推公式。在此基础上,利用模态坐标变换法,研究了模态坐标下风荷载的反演方法,解决了测量信息不完备时的风荷载识别问题。最后,通过数值仿真,验证了该方法的可行性及有效性,并通过对比分析,研究了测点数量、测点位置以及结构参数误差对风荷载识别结果的影响。针对结构参数部分未知情况下的风荷载识别问题,将风荷载反演方法进行扩展,提出了风荷载及结构参数复合反演方法。首先重新定义状态向量,新的状态向量不仅包括风致结构位移响应和速度响应,还包括未知的结构参数。然后,基于扩展最小方差无偏估计理论,推导风荷载及结构参数的复合反演方法。通过对一个10层剪切型结构风荷载和结构参数的识别,得到仅使用加速度响应进行复合反演会使识别结果产生漂移现象,将风致加速度响应和位移响应进行数据融合,有效地解决了识别结果的漂移问题。在此基础上,对测量噪声以及样本长度对复合反演结果的影响进行了分析,验证复合反演方法的鲁棒性和稳定性。针对实际工程中只有部分楼层的结构响应可以测量的情况,提出了不完备测量条件下风荷载及结构参数复合反演方法。该方法将风荷载及结构参数复合反演方法与模态分析和结构动力特性灵敏度分析相结合,解决了不完备测量条件下风荷载及结构参数复合反演问题。通过一个具体的结构模型,利用有限测点的响应信息,完成了风荷载及结构参数的反演计算,验证了该方法的有效性,并进一步讨论了采样时长及测点数量对反演结果的影响。以一幢234米高的框架-核心筒结构为研究对象,进行反演方法的风洞试验研究。首先,进行刚性模型测压风洞试验,得到作用于结构上的真实风荷载。然后,结合有限元模型,进行结构风振分析。考虑到实际工程结构自由度较多,计算量较大的问题,利用基于功能等效原理的等效体系建立方法,得到等效结构模型和等效风荷载。最后基于等效体系进行风荷载和结构参数识别。将识别结果与试验结果进行对比分析,评估反演方法的实际工程应用价值。
牛燕[6](2020)在《新型材料航空发动机压气机叶片扁壳结构的非线性振动研究》文中提出叶片是航空发动机的重要组成部分,叶片的性能直接影响着发动机的整机性能、可靠性和使用寿命。叶片实现气体动能、热能和压力能的相互转化,承载状况十分复杂,工作环境十分恶劣,叶片对气体做功的同时也会引起叶片的剧烈振动,极易产生大幅非线性振动,进而诱发重大安全事故。这些复杂的非线性动力学现象如果不能很好的控制和避免,会对叶片以及发动机造成严重的危害。因此,为了从理论和实际上指导和修正压气机叶片的设计,进而对叶片的振动进行抑制,利用先进的非线性动力学理论对高速旋转航空发动机压气机叶片进行非线性动力学建模和分析具有重要的科学意义和工程价值。本文考虑新型材料,将航空发动机压气机叶片简化为带扭转的旋转圆柱扁壳模型,并对其线性和非线性动力学特性进行研究。利用格林应变张量推导出系统的应变-位移关系,分别建立均质材料、功能梯度材料和石墨烯增强复合材料三种情况下旋转扭转圆柱扁壳的动力学方程,研究其线性振动和非线性振动。论文的具体研究内容如下:(1)考虑预安装角、预扭转角和变转速等因素,利用格林应变张量推导出旋转扭转圆柱扁壳的应变-位移关系。基于一阶剪切变形理论,利用Hamilton原理和Galerkin方法得到旋转扭转圆柱扁壳在冲击载荷或稳态激励作用下的非线性运动方程。首先研究了系统在四种冲击载荷作用下的瞬态响应,其次研究了稳态激励作用下,阻尼系数、预安装角和预扭转角对系统非线性动力学特性的影响。(2)旋转扭转圆柱扁壳的非线性运动方程存在线性刚度耦合,运用多尺度方法进行摄动分析,得到1:2内共振,两种主共振(一阶模态和二阶模态分别被激发)情况下的平均方程。研究了调谐参数、阻尼系数和激励幅值对系统幅-频响应曲线和分叉行为的影响。(3)考虑预安装角、预扭转角和变转速等因素,利用格林应变张量推导出旋转扭转功能梯度材料(FGM)圆柱扁壳的应变-位移关系。基于一阶剪切变形理论,利用Hamilton原理和Galerkin方法得到旋转扭转FGM圆柱扁壳在冲击载荷或稳态激励作用下的非线性动力学方程。首先研究了系统在四种冲击载荷作用下的瞬态响应,其次研究了稳态激励作用下,激励频率、温度和体积分数指数对系统非线性动力学特性的影响。(4)考虑石墨烯增强材料、预安装角、预扭转角和变转速等因素,利用格林应变张量推导出旋转扭转功能梯度石墨烯片增强复合(FG-GPLRC)圆柱扁壳的应变-位移关系。基于一阶剪切变形理论,利用Chebyshev-Ritz方法求解系统的固有频率和模态振型。研究了石墨烯片(GPL)分布类型、GPL重量分数、预安装角、预扭转角和转速对系统固有频率的影响。(5)基于Chebyshev-Ritz方法求得的模态振型,利用拉格朗日方法推导出旋转扭转FG-GPLRC圆柱扁壳的非线性运动方程。研究了科氏力、GPL分布类型、稳态转速和周期扰动转速幅值对系统非线性动力学特性的影响。(6)考虑石墨烯涂层和变厚度等因素,利用格林应变张量推导出具有石墨烯涂层的旋转扭转锥形复合圆柱扁壳的应变-位移关系。基于一阶剪切变形理论,利用Chebyshev-Ritz方法求解系统的固有频率和模态振型。研究了GPL重量分数、锥形比、长径比、预安装角、预扭转角和转速对系统固有频率的影响。
周经纬[7](2020)在《水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制》文中指出风力发电机的主要功能是将地表的风能转化为电能,从而实现低碳的能量转化过程。其中,叶片作为从外界吸收能量的主要部件,具有大展弦比、受力复杂、模态密集等特点,在复杂气动力的作用下,易出现共振、自激振动等现象从而导致结构的失效和破坏,因此,风力机叶轮系统的动力学特性受到世界范围内的广泛关注,这方面的研究对于提高风力机整体的安全性及降低制造成本,都具有重要应用价值和指导意义。同时,在掌握风力机叶轮系统的动力学特性基础上,优化叶片的变桨控制系统可以提高风力机的发电效率及可靠性,是大型风力发电机柔性叶片设计的关键问题。本文旨在研究风力发电机叶片、叶轮及控制系统的动力学问题。并对风力机叶片的力学模型、叶轮系统的进动和涡动、失速颤振以及风力机控制系统产生的自激振动依次展开分析,具体的研究内容如下:(1)研究变截面薄壁梁的弯扭耦合效应,根据达朗贝尔原理,构造结构的本构关系,利用Hamilton原理建立了弯扭耦合变截面薄壁梁的动力学微分方程,结合传递矩阵(TMM)以及微分变换(DTM)的思想,提出了传递微分变化法(TDTM),分别研究等截面弯扭耦合薄壁梁以及变截面弯扭耦合薄壁梁的自由振动和受迫振动问题。并将计算结果与实验进行比对,分析了微分变换法的计算效率。研究剪切中心位置改变,以及考虑截面翘曲位移对于固有频率产生的影响。(2)在变截面结构弯扭耦合效应研究的基础上,将风力机叶片简化成弯曲-弯曲-扭转耦合的变截面梁模型,通过Hamilton原理建立了叶片的动力学微分方程,研究了叶片由于旋转效应导致的拉伸力、离心力以及科氏力对于叶片固有频率的贡献,探讨了由科氏力造成的模态间的相位差和模态迁移现象。计算结果与实验和商业软件进行对比。(3)通过叶素动量理论计算了叶片非线性的气动性能以及扭转变形,获得了风力机叶片不同工作状态下的气动阻尼,研究了控制器使能状态以及停机掉电工况下,叶片发生失速颤振的条件,总结了风速、偏航对风角度、结构阻尼对于叶片失速颤振区间的影响。(4)研究了风力机三叶片叶轮的动态特性,建立了叶根坐标系、旋转轮毂中心坐标系、机舱坐标系间的相互转换关系。通过传递微分变换法研究了叶轮系统的模态,利用达朗贝尔原理计算了叶轮面内正进动和反进动的进动效应。通过简化弹性支承模型研究了叶轮系统的面外涡动。计算了叶轮系统在控制器使能以及停机状态下的气动阻尼以及颤振区间,研究了叶轮方位角和桨距角对于颤振发生区间的影响,提出避免停机颤振发生的解决办法。(5)分别建立风力发电机的扭矩控制以及变桨控制系统的动力学微分方程,研究了时间延迟对永磁直驱电机扭矩控制回路稳定性的影响。对非线性气动力进行摄动分析,通过非线性增益调度的方法研究了风力机变桨控制系统的转速控制策略。建立气动-弹性-控制耦合的变桨驱动系统的动力学微分方程,研究了当叶片产生偏离变桨轴的大变形时,控制器整定参数的偏差对系统鲁棒性的影响,以及自激振动的产生过程和机理。
郭佳琛[8](2020)在《藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与力学性能分析》文中研究说明藏式宫殿建筑门厅结构通常位于建筑下方的地垄结构中。门厅结构是地垄结构中唯一的木构架承重区域,由于年代久远,木构架出现了较为严重的残损,使得门厅结构的刚度和承载能力进一步下降,残损的继续发展更会威胁到整个建筑的安全。因此木构架承重门厅结构的结构状态及安全性能,成为亟待研究的关键问题。针对上述问题,本文采用现场实测和有限元模型分析相结合的研究方法,对典型藏式宫殿建筑门厅结构的动力特性和力学性能展开研究,并对门厅结构一层承重木柱的倾斜残损状态进行评估。论文的主要研究内容如下:(1)对研究对象藏式宫殿建筑门厅结构进行系统介绍,给出结构各层的平面布置及各构件尺寸,分析了结构的残损现状及加固情况,进而通过对荷载和结构的简化,建立了门厅结构的力学分析模型。(2)通过环境激励下的结构加速度响应现场实测,得到了门厅结构冬、夏不同季节的东西向和南北向振动的前三阶模态参数,对比发现结构夏季的各阶模态频率明显高于冬季,表明研究对象夏季的结构刚度较冬季有所增加。(3)参照结构夏季的模态参数识别结果,采用参数型模型修正方法,通过模型设计参数灵敏度分析,选取边界弹簧刚度参数和顺纹承压木构件材性参数对门厅结构有限元模型进行修正,修正后的模型可以较好地反映门厅结构的真实动力特性。(4)对修正后的门厅结构有限元模型进行了竖向荷载作用下的静力分析和地震动力时程分析。研究了竖向荷载作用下结构的受力和变形情况;研究了不同工况地震动力时程作用下结构的加速度响应、位移响应和变形破坏特征等地震作用特性。(5)对门厅结构一层承重木柱的倾斜残损状态进行评估。通过理论推导提出了木柱倾斜破坏准则并计算了各柱的临界倾角,进而对竖向荷载作用和地震作用下门厅结构一层承重木柱的倾斜残损状态进行评估。图83幅,表42个,参考文献75篇。
张爱强[9](2020)在《非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究》文中指出主减速器是直升机关键核心部件之一,其性能优劣直接关系到直升机整体性能水平高低。掌握具有自主知识产权的高性能直升机主减速器设计技术,对推动我国直升机产业发展具有极其重要的意义。直升机主减速器耦合关系复杂多样,结构异型化、大柔性等特点突出,需要寻求与之相适应的建模策略,实现模型精度与计算效率的平衡。另外,主减速器随直升机做空间运动,以往研究中固定于地面的假设与实际运行环境不符,基础运动衍生附加效应的影响不容忽视。本文以某型直升机主减速器为例,提出一种针对异型子结构的建模及精度评价方法,推导出复杂空间夹角下子系统间耦合关系,形成广义坐标系下齿轮-轴系-轴承-机匣整体耦合的动力学建模通用方法,并基于多稳态工况振动试验对理论模型进行验证。在此基础上,进一步考虑基础任意空间运动对不同类型齿轮传动系统产生的附加效应,建立非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学模型以及内部与外部双重非惯性系下行星齿轮传动系统动力学模型,研究基础运动对齿轮系统动态行为影响规律。主要研究包括:(1)针对直升机主减速器机匣等构件薄壁异型结构特点,提出基于试验模态分析-有限元法-子结构缩聚的复杂异型构件动力学建模方法以及基于模态参数的模型精度量化评价方法;基于规则尺寸轴系确定了梁单元刚度与质量矩阵最佳组合方式,对比讨论梁单元法与缩聚法在直升机主减速器异型不规则轴系建模中的适用性;为直升机主减速器整体系统建模提供兼顾模型精度与计算效率的机匣子结构和齿轮轴系子结构模型。(2)基于连接子结构建立机匣子系统模型,验证连接子结构精度,确定连接刚度取值范围;推导锥齿轮副、行星轮系、斜齿轮副等不同子类型啮合关系,将轴系子结构有序组装获得齿轮-转子子系统模型;推导任意空间夹角下子系统间耦合关系,最终建立广义坐标系下齿轮-轴系-轴承-机匣整体耦合动力学模型。基于某型直升机主减速器振动测试平台获取多工况下时频域响应信号,对理论仿真结果进行对比验证;通过耦合机匣与未耦合机匣模型振动响应结果对比,表明建立计及柔性机匣系统整体耦合模型的必要性。(3)建立运动学分析模型,推导基础运动时产生的附加惯性力和附加惯性力矩作用以及重力效应与基础空间位姿状态关系,将各附加项以广义力矢激励形式参与到系统动力学方程中,保证惯性系中建模方法的延续性,形成非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学建模方法。对比研究基础平移变速、空间转动等不同运动参数下轴系挠曲变形、轴承力、振动时频域响应等系统动态行为的变化规律,为大机动飞行环境下齿轮传动系统动载荷计算、结构强度及可靠性预估提供分析模型和理论支撑。(4)在行星齿轮传动系统内部非惯性系基础上,进一步考虑基础运动外部非惯性系作用,根据不同构件特点及坐标系设置,分别推导内部与外部双重非惯性系叠加作用下绝对加速度方程式,建立计及基础运动的行星齿轮传动系统动力学分析模型。对比研究不同附加项对系统动态响应的贡献度,获得基础运动参数以及系统安装角度等对构件偏移量、轴承力、振动以及均载性能的影响规律,为大机动飞行环境下行星齿轮传动结构优化、高可靠性设计提供理论依据。
齐骥翔[10](2020)在《结构不确定性对运载火箭动力学特性影响分析》文中研究表明运载火箭的动力学特性是对其进行载荷计算、姿控控制和POGO分析的基础,对运载火箭的成功发射具有决定性作用,是运载火箭设计中的关键一环,具有重要的工程意义。运载火箭尺寸巨大、结构复杂,在其制造、安装和运输过程中会不可避免地产生不确定性误差,直接影响其动力学分析结果的正确性和可用性,因此对运载火箭进行动力学分析时考虑结构不确定性的影响是十分必要的。然而,直接获取其整体动力学特性是非常困难的,无论采取试验还是仿真手段都需要花费大量的人力物力。考虑到以上问题,本硕士论文采用模态综合法,研究了运载火箭各部段以及捆绑连接结构的不确定性对运载火箭整体频率的影响,并在此基础上开发了软件平台。模态综合法的使用显着降低了分析成本,软件平台为后续系列型号火箭的动力学特性分析提供了方便。本文主要工作内容如下:1)介绍了固定交界面法和自由交界面法的发展过程和理论内容,并通过实例说明了MSC NASTRAN中超单元分析模块的原理及其实现。然后参考目前较为通用的建模方式,建立了整体简化、局部精细的运载火箭动力学有限元模型,并对比了不同子结构划分方式的模态综合精度。2)研究了部件不确定性对整体动力学特性的影响。首先基于所建运载火箭有限元模型计算了关键位置的振型斜率,然后选取芯级主干和助推等代表性结构,通过修改其特定阶次频率,研究了不同子结构的频率偏差和整体频率偏差的关系。这项工作简化了结构不确定性影响的分析方法,对工程具有一定的指导意义。3)研究了主捆绑连接结构的不确定性对整体动力学特性的影响。采取“杆单元+球铰”的方式建立了主捆绑连接结构的有限元模型,并使用随机参数的方法对其不确定性进行描述,使主捆绑连接结构的材料属性在指定区间内均匀分布,通过Monte-Carlo方法得到的模态综合计算结果说明了其不确定性对整体频率的影响规律。4)通过PyQt程序包开发了模态综合软件LVSynSiPESC,将模态综合计算模块和结构不确定性影响计算模块固化。模态综合软件方便用户自主对结构进行子结构划分、选择模态综合分析形式等,界面高效简洁,实现了分析方法的流程化。
二、动力学边界模拟中的振型修正与模态截断(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、动力学边界模拟中的振型修正与模态截断(论文提纲范文)
(1)来流条件对风力机叶片流固耦合动力响应特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景及意义 |
1.2.1 研究背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 气动性能研究 |
1.3.2 湍流入口条件研究 |
1.3.3 风力机流固耦合研究 |
1.4 研究现状简析 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 基础理论 |
2.1 翼型理论基础 |
2.1.1 叶素理论 |
2.1.2 动量理论 |
2.1.3 叶素动量理论 |
2.2 风力机数值模拟方法 |
2.2.1 流体控制方程 |
2.2.2 湍流模型 |
2.3 结构振动响应分析理论 |
2.3.1 静力分析方法 |
2.3.2 模态分析方法 |
2.3.3 谐响应分析方法 |
2.4 流固耦合分析理论 |
2.5 本章小结 |
第3章 均匀来流时叶片结构响应分析 |
3.1 模型基本参数 |
3.2 流场域模型建立及验证 |
3.2.1 模型建立 |
3.2.2 网格划分 |
3.2.3 网格无关性验证 |
3.2.4 CFD模型可信度验证 |
3.3 结构模型建立及验证 |
3.3.1 CSD建模及铺层设计 |
3.3.2 结构模型可信度验证 |
3.4 均匀流下叶片结构响应结果及分析 |
3.4.1 叶片表面压力分布 |
3.4.2 结构应力应变分析 |
3.4.3 结构耦合变形结果及分析 |
3.4.4 模态分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 风剪切来流下叶片结构响应分析 |
4.1 风剪切模型 |
4.2 风剪切对叶片结构响应的影响 |
4.2.1 载荷分布规律 |
4.2.2 耦合变形分析 |
4.3 风剪切指数对流场特性的影响 |
4.3.1 不同风剪切指数下载荷分布 |
4.3.2 载荷分布随方位角变化规律 |
4.3.3 叶片压力分布 |
4.4 风剪切指数对叶片响应特性的影响 |
4.4.1 耦合静力特性分析 |
4.4.2 模态特性分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 B类湍流风场中叶片结构响应分析 |
5.1 B类湍流风场 |
5.1.1 湍流风场生成方法 |
5.1.2 湍流风场生成 |
5.2 B类湍流风场中流场特性分析 |
5.2.1 压力分布特性研究 |
5.2.2 载荷特性分析 |
5.3 B类湍流风场中结构响应特性分析 |
5.3.1 耦合静力特性分析 |
5.3.2 频域响应分析 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
总结 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
(2)跨音风扇颤振及非定常流致振动机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 叶片/盘的振动形式 |
1.3 气动弹性问题的基本概念与分类 |
1.3.1 叶轮机械中的非定常现象 |
1.3.2 叶轮机械中的气动弹性问题 |
1.4 颤振研究进展 |
1.4.1 流动结构和振动模态对颤振的影响机理 |
1.4.2 声波对颤振的影响 |
1.4.3 颤振抑制方法研究进展 |
1.5 非定常流致振动研究进展 |
1.6 本文结构与主要研究内容 |
第二章 研究理论、方法与校核 |
2.1 计算模型 |
2.1.1 气体动力学模型与边界处理方法 |
2.1.2 气动弹性模型与颤振计算方法 |
2.1.3 行波模态非定常压力计算方法 |
2.2 管道声模态理论 |
2.3 数值计算方法校验 |
2.3.1 叶片振动幅度与时间步长独立性校验 |
2.3.2 影响系数法计算域通道数校验 |
2.3.3 时域方法和频域方法的对比 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于平板叶栅的颤振关键参数研究 |
3.1 研究对象及方法 |
3.2 关键参数对颤振的影响 |
3.2.1 折合频率对颤振特性的影响 |
3.2.2 安装角对颤振特性的影响 |
3.2.3 攻角对颤振特性的影响 |
3.2.4 安装角和攻角的耦合影响 |
3.2.5 叶片通道面积变化 |
3.3 本章小结 |
第四章 跨音风扇转子颤振机理研究 |
4.1 声传播特性对颤振的影响机理 |
4.1.1 研究模型 |
4.1.2 定常流动特性及机理分析 |
4.1.3 风扇上下游的声传播特性研究 |
4.1.4 跨音风扇转子颤振机理 |
4.1.5 沿恒转速线颤振特性变化及机理 |
4.2 叶顶间隙对气动阻尼影响机理研究 |
4.2.1 计算模型 |
4.2.2 叶顶间隙对定常流动的影响机理 |
4.2.3 叶顶间隙对气动阻尼的影响机制研究 |
4.3 本章小结 |
第五章 考虑下游叶片的风扇颤振机理研究 |
5.1 工况选择及计算说明 |
5.2 下游静子对颤振的影响机理 |
5.2.1 定常流动及声特性分析 |
5.2.2 整体颤振特性分析 |
5.2.3 级环境下风扇颤振机理分析 |
5.3 静子数目对颤振的影响机理 |
5.3.1 稳态工况分析 |
5.3.2 不同静子数目的风扇颤振特性分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 风扇叶顶非定常流动与气弹稳定性机理研究 |
6.1 工况选择与计算说明 |
6.2 非定常流动特性 |
6.3 非定常流动与涡系的时空演化 |
6.3.1 非定常流动的时空演化特征 |
6.3.2 叶顶涡系的空间结构 |
6.3.3 非定常流动诱发的堵塞(blockage)评估 |
6.4 流动模态与压力传播机制 |
6.4.1 非定常流场的频率分解与压力传播分析 |
6.4.2 叶片表面的压力传播模式 |
6.5 潜在的气动弹性风险分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)配气机构NVH性能分析方法研究及应用(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 配气机构动力学研究现状 |
1.2.2 配气机构振动噪声研究现状 |
1.2.3 配气机构摩擦副弹性流体动力学研究现状 |
1.2.4 发动机整机噪声仿真研究现状 |
1.2.5 汽车动力总成异响研究现状 |
1.2.6 可变气门驱动技术发展现状 |
1.2.7 前人研究不足 |
1.3 本文研究内容 |
2 基于单阀系模型的配气机构振声激励源研究 |
2.1 引言 |
2.2 配气机构的结构形式 |
2.3 凸轮型线与配气机构运动学 |
2.4 配气机构单阀系建模 |
2.4.1 系统动力学建模方法 |
2.4.2 模型参数确定方法 |
2.4.3 凸轮型线设置和缸压载荷输入 |
2.4.4 动力学模型求解方法 |
2.5 凸轮-摇臂接触模型 |
2.5.1 赫兹接触理论 |
2.5.2 弹性流体动力学接触理论 |
2.5.3 弹性流体动力学求解方法 |
2.6 基于弹性流体动力学理论的单阀系模型算例分析 |
2.6.1 气门运动验证试验 |
2.6.2 气门动力学分析 |
2.6.3 凸轮-摇臂接触分析 |
2.7 配气机构激励源特性分析 |
2.7.1 气门座激励力分析 |
2.7.2 液压挺柱座激励力分析 |
2.7.3 气门弹簧激励力分析 |
2.8 配气机构优化设计 |
2.8.1 凸轮型线优化设计方法 |
2.8.2 凸轮型线优化设计 |
2.8.3 气门弹簧力优化设计 |
2.8.4 配气机构优化设计方案 |
2.9 本章小结 |
3 基于柔性缸盖多阀系模型的配气机构载荷传递研究 |
3.1 柔性多体系统动力学理论 |
3.2 有限元分析法 |
3.2.1 直接法 |
3.2.2 模态综合法 |
3.2.3 有限元模型单元尺寸估算 |
3.3 凸轮轴承与凸轮轴接触模型 |
3.3.1 凸轮轴承非线性弹簧模型 |
3.3.2 凸轮轴承弹性流体动力学模型 |
3.3.3 凸轮轴模型 |
3.4 柔性体缸盖多阀系动力学模型建模 |
3.4.1 发动机基本参数 |
3.4.2 有限元模型 |
3.4.3 弹性流体动力学凸轮轴承模型建模及边界条件设置 |
3.5 基于柔性体缸盖多阀系模型动力学分析 |
3.5.1 气门动力学分析 |
3.5.2 气门运动验证试验 |
3.5.3 凸轮轴承弹性流体动力学分析 |
3.5.4 分析结果验证对比 |
3.6 凸轮轴承载荷传递特性研究 |
3.6.1 凸轮轴承载荷及轴颈不对中分析 |
3.6.2 缸盖振动响应特性分析 |
3.7 凸轮轴承润滑状态影响因素探究 |
3.7.1 发动机转速对轴承润滑状态影响 |
3.7.2 润滑介质温度对轴承润滑状态影响 |
3.7.3 润滑油标号对轴承润滑状态影响 |
3.7.4 恶劣工况轴承润滑状态分析 |
3.8 本章小结 |
4 配气机构-整机耦合系统的振动响应和声学辐射研究 |
4.1 引言 |
4.2 耦合系统动力学及声学仿真方法研究 |
4.2.1 动力学仿真方法研究 |
4.2.2 声学仿真方法研究 |
4.3 配气机构-整机耦合系统动力学模型建模 |
4.3.1 主要部件和连接副的简化 |
4.3.2 有限元模型的建模和验证 |
4.3.3 载荷边界计算 |
4.3.4 配气机构建模方法 |
4.4 整机NVH试验及信号处理方法 |
4.4.1 振动测试方法 |
4.4.2 噪声测试方法 |
4.5 配气机构-整机耦合模型动力学及振动噪声仿真结果分析 |
4.5.1 耦合模型配气机构动力学分析 |
4.5.2 耦合模型配气机构激励力分析 |
4.5.3 耦合模型整机振动响应分析 |
4.5.4 耦合模型整机声学预测分析 |
4.6 本章小结 |
5 配气机构怠速异响机理研究及优化 |
5.1 信号处理方法 |
5.2 配气机构怠速异响问题描述和换件探索试验 |
5.3 可变气门正时系统(VVT)工作原理 |
5.4 配气机构怠速异响机理探究 |
5.4.1 配气机构怠速异响诊断模型 |
5.4.2 配气机构怠速异响机理分析 |
5.5 配气机构怠速异响复现模型 |
5.5.1 怠速异响复现模型建模 |
5.5.2 怠速异响复现模型仿真流程 |
5.5.3 怠速异响复现模型动力学求解方法 |
5.5.4 声学边界元法 |
5.6 配气机构怠速异响复现模型动力学及声学仿真结果分析 |
5.7 VVT相位器结构优化及验证 |
5.7.1 VVT结构优化方案 |
5.7.2 VVT结构优化验证试验 |
5.8 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 研究成果和结论 |
6.2 创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
攻读博士期间发表的论文 |
攻读博士期间参与科研及实践项目 |
(4)横风下车桥系统气动特性与列车运行可靠性研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 车桥系统横风气动特性研究进展及现状 |
1.3 列车横风稳定性研究进展及现状 |
1.4 风车桥耦合振动研究进展及现状 |
1.5 主要研究内容及技术路线 |
1.6 本章小结 |
第2章 横风下高速列车-桥梁系统气动特性研究 |
2.1 概述 |
2.2 计算流体动力学理论 |
2.2.1 基本控制方程 |
2.2.2 湍流数值模型 |
2.3 车桥系统绕流数值模型 |
2.3.1 几何模型和计算域 |
2.3.2 网格和边界条件 |
2.3.3 重叠网格 |
2.3.4 气动力的定义 |
2.4 数值模型验证 |
2.4.1 重叠网格适用性验证 |
2.4.2 风洞试验结果对比 |
2.5 车桥系统横风绕流气动特性 |
2.5.1 车桥绕流流场 |
2.5.2 车桥绕流气动力 |
2.6 本章小结 |
第3章 移动列车横风非定常气动力计算 |
3.1 概述 |
3.2 移动列车脉动风速时程模拟 |
3.2.1 固定点差值方法 |
3.2.2 单移动点模拟法 |
3.3 移动列车非定常气动力计算 |
3.3.1 静止列车非定常气动力 |
3.3.2 移动列车非定常气动力 |
3.4 数值算例 |
3.5 本章小结 |
第4章 横风下考虑移动列车气动效应的车桥耦合动力分析 |
4.1 车桥耦合系统分析模型 |
4.1.1 车辆运动方程 |
4.1.2 桥梁运动方程 |
4.1.3 轮轨关系 |
4.2 车桥系统激励 |
4.2.1 轨道不平顺 |
4.2.2 风荷载 |
4.3 风车桥耦合振动方程及求解 |
4.4 列车运行安全性的评价指标 |
4.4.1 脱轨系数 |
4.4.2 轮重减载率 |
4.4.3 轮对横向水平力 |
4.4.4 倾覆系数 |
4.4.5 安全性指标的处理 |
4.5 考虑移动列车气动效应的风车桥耦合振动分析 |
4.5.1 车辆参数 |
4.5.2 桥梁参数 |
4.5.3 计算结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于动力可靠度的地面列车横风稳定性研究 |
5.1 概述 |
5.2 横风下地面列车随机振动分析模型 |
5.2.1 车辆运动方程 |
5.2.2 虚拟激励法求车辆在轨道不平顺下的随机响应 |
5.2.3 虚拟激励法求车辆在风荷载下的随机响应 |
5.2.4 轮轨力计算 |
5.2.5 数值算例 |
5.3 结构可靠性分析 |
5.3.1 结构可靠基本概念 |
5.3.2 结构可靠性分析的基本方法 |
5.3.3 基于首超破坏准则的结构动力可靠性分析 |
5.3.4 结构体系可靠性分析 |
5.4 基于动力可靠度的高速列车横风稳定性分析 |
5.4.1 列车可靠性分析的功能函数 |
5.4.2 失效概率曲线 |
5.4.3 横风风速的影响 |
5.4.4 列车速度的影响 |
5.4.5 横风风向角的影响 |
5.4.6 概率特征风曲线 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于动力可靠度的桥上列车横风稳定性研究 |
6.1 概述 |
6.2 非高斯过程的极值估计 |
6.2.1 Hermite矩模型 |
6.2.2 极值估计 |
6.3 桥梁变形对列车振动的影响 |
6.3.1 多跨简支梁桥 |
6.3.2 大跨度钢桁梁桥 |
6.4 基于动力可靠度的桥上列车横风稳定性分析 |
6.4.1 失效概率曲线 |
6.4.2 风速和车速的影响 |
6.4.3 概率特征风曲线 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 主要工作及结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 进一步工作展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(5)基于最小方差无偏估计的风荷载及结构参数复合反演研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究的背景及意义 |
1.2 荷载反演方法的研究现状及分析 |
1.2.1 频域法 |
1.2.2 时域法 |
1.2.3 基于人工智能的方法 |
1.2.4 风荷载反演的研究进展 |
1.3 结构参数识别方法的研究现状及分析 |
1.3.1 模态参数识别方法 |
1.3.2 物理参数识别方法 |
1.4 动力荷载及结构参数复合反演的研究现状及分析 |
1.5 风荷载及结构参数识别存在的问题 |
1.6 主要研究内容 |
第2章 基于结构加速度响应的风荷载反演方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 基于最小方差无偏估计的结构状态及风荷载识别 |
2.2.1 动力学方程的状态空间描述 |
2.2.2 基于最小方差无偏估计的结构状态及风荷载识别 |
2.2.3 最小方差无偏估计递推公式总结 |
2.3 不完备测量下未知风荷载及结构状态估计方法研究 |
2.4 数值算例 |
2.4.1 风荷载模拟 |
2.4.2 结构状态及风荷载识别 |
2.5 测点数量及测点位置对识别结果的影响研究 |
2.5.1 测点数量对识别结果的影响 |
2.5.2 测点位置对识别结果的影响 |
2.6 识别方法对结构参数的敏感性分析 |
2.6.1 识别方法对自振频率的敏感性分析 |
2.6.2 识别方法对阻尼比的敏感性分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于数据融合的风荷载及结构参数复合反演方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 风荷载及结构参数复合反演方法 |
3.2.1 状态方程的建立 |
3.2.2 扩展最小方差无偏估计的递归过程 |
3.3 数值算例 |
3.3.1 加速度响应与层间位移的数据融合 |
3.3.2 风荷载及结构参数识别 |
3.4 测量噪声的影响 |
3.5 样本长度的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于不完备测量的风荷载及结构参数复合反演 |
4.1 引言 |
4.2 基于MEMVUE和不完备测量信息的复合反演方法 |
4.2.1 系统方程的构造 |
4.2.2 状态方程的建立 |
4.2.3 观测方程的建立 |
4.2.4 模态扩展最小方差无偏估计递推过程 |
4.3 结构动力特性灵敏度分析 |
4.3.1 特征值灵敏度分析 |
4.3.2 特征向量灵敏度分析 |
4.3.3 系数矩阵的计算 |
4.4 数值算例 |
4.5 样本长度对识别结果的影响 |
4.6 测点数量对识别结果的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 风荷载及结构参数复合反演方法的试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 风洞动态测压试验方案设定 |
5.2.1 风洞试验室简介 |
5.2.2 研究对象 |
5.2.3 大气边界层风场的模拟 |
5.2.4 试验模型及试验工况的设计 |
5.2.5 数据处理 |
5.3 结构风振分析 |
5.4 高层建筑等效体系的建立方法 |
5.4.1 高层建筑力学计算模型的分类 |
5.4.2 等效体系建立方法 |
5.5 风荷载及结构参数识别的试验验证 |
5.5.1 等效体系参数的确定及动力特性分析 |
5.5.2 风荷载识别 |
5.5.3 风荷载及结构参数复合反演 |
5.5.4 不完备测量下风荷载及结构参数复合反演 |
5.6 等效单元数量对识别结果的影响 |
5.6.1 风荷载识别结果 |
5.6.2 风荷载及结构参数识别结果 |
5.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A 风荷载计算公式 |
附录B 复合反演计算各系数矩阵的推导 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)新型材料航空发动机压气机叶片扁壳结构的非线性振动研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和研究意义 |
1.2 叶片构型的动力学研究现状 |
1.2.1 旋转叶片梁结构的动力学研究现状 |
1.2.2 旋转叶片板结构的动力学研究现状 |
1.2.3 旋转叶片扁壳结构的动力学研究现状 |
1.2.4 旋转叶片变截面结构的动力学研究现状 |
1.3 叶片材料的动力学研究现状 |
1.3.1 功能梯度材料结构的动力学研究现状 |
1.3.2 石墨烯增强复合结构的动力学研究现状 |
1.4 研究进展和存在的不足 |
1.5 课题来源 |
1.6 本文研究内容 |
第2章 带扭转的旋转圆柱扁壳建模及振动响应研究 |
2.1 引言 |
2.2 旋转扭转圆柱扁壳运动控制方程 |
2.2.1 冲击载荷作用下的运动控制方程 |
2.2.2 稳态激励作用下的运动控制方程 |
2.3 数值结果 |
2.3.1 非线性瞬态动力学响应 |
2.3.2 非线性稳态动力学响应 |
2.4 本章小结 |
第3章 带扭转的旋转圆柱扁壳1:2内共振研究 |
3.1 引言 |
3.2 旋转扭转圆柱扁壳非线性常微分方程 |
3.3 摄动分析 |
3.3.1 主共振二阶模态被激发 |
3.3.2 主共振一阶模态被激发 |
3.4 幅-频响应和力-幅响应特性 |
3.5 分叉和混沌动力学 |
3.6 本章小结 |
第4章 带扭转的旋转功能梯度圆柱扁壳振动响应研究 |
4.1 引言 |
4.2 旋转扭转功能梯度圆柱扁壳运动控制方程 |
4.2.1 冲击载荷作用下的运动控制方程 |
4.2.2 稳态激励作用下的运动控制方程 |
4.3 数值结果 |
4.3.1 非线性瞬态动力学响应 |
4.3.2 非线性稳态动力学响应 |
4.4 本章小结 |
第5章 旋转扭转石墨烯增强复合圆柱扁壳线性自由振动研究 |
5.1 引言 |
5.2 旋转扭转石墨烯增强复合圆柱扁壳动力学建模 |
5.3 频率求解 |
5.4 对比验证 |
5.5 固有频率和模态振型 |
5.6 本章小结 |
第6章 旋转扭转石墨烯增强复合圆柱扁壳非线性振动响应研究 |
6.1 引言 |
6.2 旋转扭转石墨烯增强复合圆柱扁壳非线性常微分方程 |
6.3 数值结果 |
6.4 本章小结 |
第7章 变厚度下石墨烯涂层旋转扭转复合圆柱扁壳线性自由振动研究 |
7.1 引言 |
7.2 石墨烯涂层旋转扭转变厚度圆柱扁壳动力学建模 |
7.3 频率求解 |
7.4 对比验证 |
7.5 固有频率和模态振型 |
7.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(7)水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景和研究意义 |
1.2 弯扭耦合非均匀连续体的动力学特性研究现状 |
1.3 旋转叶片结构的稳定性研究现状 |
1.4 风力发电机叶片颤振及叶轮系统建模研究现状 |
1.5 风力机气弹稳定性和控制器设计研究现状 |
1.6 课题来源 |
1.7 本文研究内容 |
第2章 变截面梁的弯扭耦合特性及TDTM解法 |
2.1 引言 |
2.2 截面轴对称弯扭耦合薄壁梁的运动微分方程 |
2.3 基于TDTM方法的自由振动分析 |
2.3.1 弯扭耦合薄壁梁的周期解 |
2.3.2 无量纲表达 |
2.3.3 微分变换方法(DTM) |
2.3.4 传递微分变化法(TDTM)求解变截面梁 |
2.4 基于TDTM的强迫振动分析 |
2.5 实验验证与数值模拟 |
2.5.1 等截面和变截面梁的模态试验 |
2.5.2 传递微分变换法的数值解 |
2.6 本章小结 |
第3章 风力发电机叶片的旋转动力学研究 |
3.1 引言 |
3.2 风力发电机叶片的旋转动力学方程推导 |
3.3 周期运动与TDTM解法 |
3.3.1 周期解与无量纲化表达式 |
3.3.2 基于TDTM的固有频率分析 |
3.3.3 考虑陀螺效应的复模态分解 |
3.4 数值与实验结果间的比对以及叶片的动频特性研究 |
3.4.1 实验验证 |
3.4.2 基于TDTM的振型 |
3.4.3 风机叶片的旋转动力学 |
3.4.4 模态迁移 |
3.5 本章小结 |
第4章 风力发电机叶片的气弹稳定性分析 |
4.1 引言 |
4.2 风力机叶片的叶素动量理论 |
4.2.1 风轮尾流无旋的动量理论 |
4.2.2 考虑尾流旋转的动量理论 |
4.2.3 叶素动量理论 |
4.3 风力机叶片的气动特性分析 |
4.4 基于叶素动量理论的气动阻尼分析 |
4.4.1 非线性气动力的线性化以及气动阻尼计算原理 |
4.4.2 不同气动工作点的气动阻尼分析 |
4.5 叶片的失速颤振边界计算 |
4.5.1 机组在控制器使能状态下的稳定性分析 |
4.5.2 停机顺桨状态下的稳定性分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 风力发电机叶轮系统建模与颤振计算 |
5.1 引言 |
5.2 叶轮系统的模态分析 |
5.3 叶轮系统的进动与涡动 |
5.3.1 叶轮系统的面内进动 |
5.3.2 叶轮系统的面外涡动 |
5.3.3 叶轮系统的Campbell图 |
5.3.4 叶轮系统的涡动的数值仿真 |
5.4 叶轮系统的模态阻尼评估 |
5.4.1 叶轮系统的坐标系转换 |
5.4.2 变桨系统使能状态下叶轮系统的气动阻尼 |
5.4.3 停机状态下叶轮系统的气动阻尼 |
5.5 叶轮系统失速颤振的时序仿真和验证 |
5.6 本章小结 |
第6章 风机叶轮气动-弹性-控制耦合模型的动态特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 直驱式永磁同步电机的扭矩控制器设计及稳定性分析 |
6.2.1 直驱式永磁同步电机的扭矩控制器设计 |
6.2.2 PMSM的参数稳定性空间 |
6.3 叶轮系统的变桨控制器设计及稳定性分析 |
6.3.1 桨距角调节型风力机的控制策略 |
6.3.2 风力机变桨驱动器的控制方程 |
6.3.3 风力机变桨驱动器的参数整定与数值仿真 |
6.4 风力机叶片的气动-弹性-控制耦合稳定性分析及仿真 |
6.4.1 风力发电机叶片气动-弹性-控制耦合的动力学模型 |
6.4.2 风力发电机叶片气动-弹性-控制耦合的数值仿真 |
6.5 文章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 |
附录 A |
附录 B |
附录 C |
攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
(8)藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与力学性能分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 结构动力特性现场实测研究 |
1.2.2 结构模态参数识别方法研究 |
1.2.3 有限元模型修正方法研究 |
1.2.4 藏式古建结构研究 |
1.3 研究中存在的问题 |
1.4 本文主要研究内容 |
2 藏式宫殿建筑门厅结构力学分析模型 |
2.1 结构概况 |
2.1.1 结构简介 |
2.1.2 结构平面布置及构件尺寸 |
2.2 残损现状及加固措施 |
2.2.1 残损现状 |
2.2.2 加固措施 |
2.3 门厅结构力学分析模型 |
2.3.1 荷载简化 |
2.3.2 结构简化 |
2.3.3 门厅结构力学分析模型 |
2.4 本章小结 |
3 门厅结构动力特性识别 |
3.1 现场测试试验 |
3.1.1 测试目的 |
3.1.2 激励形式与振动测试系统 |
3.1.3 采样频率与采样时间 |
3.1.4 测试工况与测点布置 |
3.2 振动信号分析方法 |
3.2.1 振动信号预处理 |
3.2.2 模态参数识别 |
3.3 模态参数识别结果 |
3.3.1 门厅结构冬季模态参数 |
3.3.2 门厅结构夏季模态参数 |
3.3.3 冬、夏季结构模态参数的分析与对比 |
3.4 本章小结 |
4 门厅结构有限元模型建立及修正 |
4.1 门厅结构有限元模型建立 |
4.1.1 有限元模型 |
4.1.2 荷载及边界条件 |
4.1.3 材料性能参数 |
4.1.4 模型单元类型与接触设置 |
4.2 初始模型模态计算 |
4.2.1 模型求解算法 |
4.2.2 初始模型模态计算 |
4.3 有限元模型设计参数灵敏度分析 |
4.3.1 参数型有限元模型修正 |
4.3.2 基于灵敏度方法的参数选取 |
4.3.3 模型设计参数灵敏度分析 |
4.4 有限元模型修正与模态分析 |
4.4.1 模型修正过程 |
4.4.2 修正后模型的模态分析 |
4.4.3 修正后模型的参数灵敏度分析 |
4.5 本章小结 |
5 门厅结构力学性能分析 |
5.1 门厅结构有限元模型静力分析 |
5.1.1 竖向荷载作用下结构的应力分布 |
5.1.2 竖向荷载作用下结构的变形分析 |
5.1.3 门厅结构一层木柱倾斜变形分析 |
5.1.4 残损木柱倾斜刚度计算 |
5.2 门厅结构有限元模型动力时程分析 |
5.2.1 地震波选取与分析工况的确定 |
5.2.2 模型整体响应分析 |
5.2.3 门厅结构一层木构架响应分析 |
5.3 本章小结 |
6 门厅结构一层木柱倾斜残损状态评估 |
6.1 木柱倾斜破坏准则与临界倾角 |
6.1.1 木柱倾斜破坏准则 |
6.1.2 木柱临界倾角 |
6.2 木柱倾斜残损状态评估 |
6.2.1 残损现状下木柱的倾斜状态 |
6.2.2 竖向荷载作用下木柱的倾斜状态 |
6.2.3 地震作用下木柱的倾斜状态 |
6.3 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 课题来源、研究背景及意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 机匣(箱体)动力学建模研究 |
1.2.2 齿轮-转子系统动力学建模研究 |
1.2.3 齿轮箱振动特性试验研究 |
1.2.4 非惯性系下传动系统动态特性研究 |
1.2.5 目前研究存在问题小结 |
1.3 论文主要内容与结构 |
2 复杂异型构件缩聚建模方法及精度评价 |
2.1 引言 |
2.2 机匣缩聚建模方法 |
2.2.1 缩聚理论概述 |
2.2.2 模型精度评价方法 |
2.3 机匣子结构缩聚 |
2.3.1 有限元模型模态试验验证 |
2.3.2 有限元模型缩聚 |
2.3.3 缩聚结果小结 |
2.4 轴系建模梁单元法与缩聚法对比 |
2.4.1 梁单元精度评价 |
2.4.2 不规则轴系子结构建模 |
2.4.3 对比结果小结 |
2.5 本章小结 |
3 系统耦合动力学模型及试验验证 |
3.1 引言 |
3.2 子结构耦合关系 |
3.2.1 机匣连接子结构 |
3.2.2 轴系耦合关系 |
3.3 系统耦合动力学模型 |
3.3.1 广义坐标系下轴承单元 |
3.3.2 系统总体耦合模型 |
3.4 内激励数学表征 |
3.4.1 计及啮合相位的时变啮合刚度 |
3.4.2 误差激励与动态几何关系 |
3.4.3 齿侧间隙 |
3.5 某型直升机主减振动特性试验 |
3.5.1 试验平台构建 |
3.5.2 测点布置及工况设置 |
3.6 振动响应分析及模型验证 |
3.6.1 不同工况下振动响应对比 |
3.6.2 仿真与试验结果误差分析 |
3.6.3 机匣对系统动态响应影响 |
3.7 本章小结 |
4 非惯性系下定轴齿轮传动系统动态特性 |
4.1 引言 |
4.2 基础空间运动附加效应 |
4.2.1 基础空间运动位姿描述 |
4.2.2 附加惯性力(矩) |
4.3 非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学方程 |
4.3.1 有无基础运动时数学方程对比 |
4.3.2 基础特定运动下广义力激励推导 |
4.4 基础空间平动时定轴齿轮系统动力学特性 |
4.4.1 算例模型说明 |
4.4.2 轴系动态偏移与受力特性 |
4.4.3 内外作用下系统振动响应 |
4.4.4 基础平动对系统非线性响应影响 |
4.5 基础空间转动时定轴齿轮系统动力学特性 |
4.5.1 轴系动态偏移与受力特性 |
4.5.2 不同附加效应贡献率分析 |
4.5.3 内外作用下系统振动响应 |
4.5.4 基础转动对系统非线性响应影响 |
4.6 本章小结 |
5 非惯性系下直升机主减行星轮系动态特性 |
5.1 引言 |
5.2 非惯性系下不同构件运动学分析 |
5.2.1 内部非惯性系 |
5.2.2 外部非惯性系 |
5.3 非惯性系下行星轮系动力学方程 |
5.3.1 有无基础运动时数学方程对比 |
5.3.2 算例模型说明 |
5.4 基础空间平动时行星轮系动力学特性 |
5.4.1 附加广义力矢激励推导 |
5.4.2 内部非惯性系影响 |
5.4.3 基础平动对轴心轨迹及振动影响 |
5.4.4 基础平动对支承力及啮合力影响 |
5.5 模拟盘旋运动下行星轮系动力学特性 |
5.5.1 附加广义力矢激励推导 |
5.5.2 机体盘旋运动时轴心轨迹与振动响应 |
5.5.3 机体盘旋运动对支承力及啮合力影响 |
5.5.4 不同附加项贡献率分析 |
5.6 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录 |
A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
B.作者在攻读学位期间获奖情况 |
C.作者在攻读学位期间参与的科研项目 |
D.学位论文数据集 |
致谢 |
(10)结构不确定性对运载火箭动力学特性影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 模态综合法 |
1.2.2 结构不确定性建模方法 |
1.2.3 工程仿真预示方法 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 动力学模态综合法研究 |
2.1 引言 |
2.2 模态综合法原理 |
2.2.1 固定交界面法 |
2.2.2 自由交界面法 |
2.3 MSC NASTRAN中的超单元模块 |
2.4 运载火箭的简化有限元模型 |
2.5 全箭模态综合分析 |
2.6 本章小结 |
3 部件不确定性对整体动力学特性的影响 |
3.1 引言 |
3.2 运载火箭的振型斜率计算 |
3.2.1 广义质量和振型提取 |
3.2.2 局部振型斜率计算 |
3.3 结构不确定性对整体频率的影响 |
3.3.1 芯级主干上半级等结构的对整体影响 |
3.3.2 芯级主干等结构对整体的影响 |
3.3.3 助推等结构对整体的影响 |
3.4 本章小结 |
4 捆绑连接结构不确定性对整体动力学特性的影响 |
4.1 引言 |
4.2 捆绑连接结构有限元模型 |
4.2.1 主捆绑连接结构模型 |
4.2.2 辅捆绑连接结构模型 |
4.3 蒙特卡洛模拟基本思想 |
4.4 数值算例 |
4.4.1 单随机参数算例 |
4.4.2 多随机参数算例 |
4.5 参数不确定性影响总结 |
4.6 本章小结 |
5 模态综合预示软件平台开发 |
5.1 引言 |
5.2 软件平台简介 |
5.2.1 PyQt简介 |
5.2.2 模态综合软件LVSyn_SiPESC |
5.3 模态综合模块 |
5.4 连接不确定性模块 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、动力学边界模拟中的振型修正与模态截断(论文参考文献)
- [1]来流条件对风力机叶片流固耦合动力响应特性的影响[D]. 朱莹. 兰州理工大学, 2021(01)
- [2]跨音风扇颤振及非定常流致振动机理研究[D]. 董旭. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [3]配气机构NVH性能分析方法研究及应用[D]. 罗轩. 浙江大学, 2021(07)
- [4]横风下车桥系统气动特性与列车运行可靠性研究[D]. 姚志勇. 北京交通大学, 2020(02)
- [5]基于最小方差无偏估计的风荷载及结构参数复合反演研究[D]. 薛会利. 哈尔滨工业大学, 2020
- [6]新型材料航空发动机压气机叶片扁壳结构的非线性振动研究[D]. 牛燕. 北京工业大学, 2020(06)
- [7]水平轴风力发电机叶片叶轮系统的动力学与控制[D]. 周经纬. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]藏式宫殿建筑门厅结构动力特性识别与力学性能分析[D]. 郭佳琛. 北京交通大学, 2020
- [9]非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究[D]. 张爱强. 重庆大学, 2020
- [10]结构不确定性对运载火箭动力学特性影响分析[D]. 齐骥翔. 大连理工大学, 2020(02)