振型一阶导数的高精度截尾模态展开法 被引量：17

1

作者 陈塑寰 刘中生 赵又群 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第4期427-434,共8页

模态展开法是计算振型一阶导数的常用方法,然而,当高阶模态被截断时,它不能给出精确解,甚至会产生很大的截断误差。本文研究被截断的高阶模态对振型导数贡献的定量计算问题,证明了被截断模态的贡献可以用已知的低阶模态和系统矩阵来显... 模态展开法是计算振型一阶导数的常用方法,然而,当高阶模态被截断时,它不能给出精确解,甚至会产生很大的截断误差。本文研究被截断的高阶模态对振型导数贡献的定量计算问题,证明了被截断模态的贡献可以用已知的低阶模态和系统矩阵来显式表达,给出了计算方法,并用数值例子说明了本文方法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 模态截尾 模态展开法 振型导数

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转子系统临界转速计算方法 被引量：13

2

作者 王美令 陈果 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期59-63,共5页

提出了一种基于连续梁模型的计算转子支承系统临界转速的方法,将转轴考虑为等截面自由欧拉梁模型,轴承对转轴的支承力以及转盘与转轴的作用力均以集中力的形式作用于转轴梁上,运用模态截断法,将系统偏微分方程转化为常微分方程组,运用... 提出了一种基于连续梁模型的计算转子支承系统临界转速的方法,将转轴考虑为等截面自由欧拉梁模型,轴承对转轴的支承力以及转盘与转轴的作用力均以集中力的形式作用于转轴梁上,运用模态截断法,将系统偏微分方程转化为常微分方程组,运用新型快速显式数值积分方法获取转子系统的响应及其临界转速,运用ZT-3型多功能转子试验器进行了试验验证。结果表明:相同参数条件下,试验临界转速和计算临界转速均在5500r.min-1左右,表明了计算方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 航空发动机 转子支承系统 临界转速 连续梁模型 模态截断

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机械结构边界条件动态设计方法研究 被引量：10

3

作者 刘继承 周传荣 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期46-49,共4页

仅通过边界条件的动态设计而不改变结构的内部参数 ,在一定条件下 ,使结构满足给定的多阶固有频率与振型的要求 .通过边界参数的改变量 ,建立了边界条件改变前后 2个系统之间的关系 ,并将上述关系由物理坐标转换至模态坐标 ,得到结构在... 仅通过边界条件的动态设计而不改变结构的内部参数 ,在一定条件下 ,使结构满足给定的多阶固有频率与振型的要求 .通过边界参数的改变量 ,建立了边界条件改变前后 2个系统之间的关系 ,并将上述关系由物理坐标转换至模态坐标 ,得到结构在新的边界条件下的特征方程 .在此基础上 ,采用逐步二次规划法 ,对边界参数进行了优化求解 .此外 ,研究了模态截尾对算法的影响以及补偿方法 .本文方法具有精度高、物理概念清晰。 展开更多

关键词 边界约束 动态特性 模态截断 优化

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模态截断与简谐载荷的响应 被引量：7

4

作者 刘中生 陈塑寰 赵又群 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第9期A537-A541,共5页

利用矩阵级数展开和特征值问题的谱叠加原理,将截断模态对响应的贡献用已知模态和系统矩阵来精确表达,从而可提高计算精度。数值算例表明本文方法是有效的。

关键词 模态叠加法 强迫振动 简谐载荷

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高速旋转柔性矩形薄板的动力学建模和近似算法 被引量：10

5

作者 赵飞云 洪嘉振 +1 位作者 刘锦阳 谢永诚 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期416-421,共6页

研究了做高速旋转柔性矩形薄板的耦合动力学建模理论和模态截断法的应用。从连续介质力学中关于柔性薄板的变形理论出发,找出了由于在结构动力学中对无大范围运动柔性薄板的动力学性质影响很小而被忽略的变形量。基于Jourda in速度变分... 研究了做高速旋转柔性矩形薄板的耦合动力学建模理论和模态截断法的应用。从连续介质力学中关于柔性薄板的变形理论出发,找出了由于在结构动力学中对无大范围运动柔性薄板的动力学性质影响很小而被忽略的变形量。基于Jourda in速度变分原理,先推导出做高速旋转薄板的动力学连续变分方程,再用有限元法对柔性薄板进行离散。因为用有限元离散时,柔性薄板的广义坐标规模较大,故仿真计算需要时间较长,所以模态截断法被用来缩减广义坐标数量,提高计算效率。此外通过对有限元法和模态截断法的计算结果进行比较,揭示了当矩形薄板作高速旋转时,模态截断法截取低阶模态时会引起误差,选取更高的模态可以用来提高计算精度,通过数值对比得到了模态截断的规律。 展开更多

关键词 动力学建模 有限元法 薄板 模态截断法

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电磁轴承支承挠性转子过临界控制器设计 被引量：9

6

作者 谷会东 赵雷 +2 位作者 石磊 刁兴中 赵鸿宾 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期821-823,共3页

以10MW高温气冷堆中氦气透平试验转子模型为对象,设计了一种控制器。该控制器采用模态截断的方法获得电磁轴承系统的数学模型,并采用线性二次型Gauss方法,采用了一个同LQG(linearquadraticGaussian)控制器相串联的相位补偿器,以便有效... 以10MW高温气冷堆中氦气透平试验转子模型为对象,设计了一种控制器。该控制器采用模态截断的方法获得电磁轴承系统的数学模型,并采用线性二次型Gauss方法,采用了一个同LQG(linearquadraticGaussian)控制器相串联的相位补偿器,以便有效地阻尼转子的模态振动。经过反复的试验调试和控制器参数修改,不但使转子顺利超越第一阶挠性临界旋转速度,而且实现转子停留在该旋转速度长期稳定的运行,积累了实际工程中电磁轴承支承的转子过临界旋转速度的经验。试验表明电磁轴承能有效地抑制转子的振动。 展开更多

关键词 电磁轴承 系统辨识 临界旋转速度 模态截断

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约束位置的修改对振动模态的影响 被引量：6

7

作者 胡海昌 刘中生 王大钧 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1996年第1期23-32,共10页

结构的约束位置对其固有振动特性有重要的影响，因此计算固有振动特性对约束位置的敏度是结构优化以及模型校正等的重要基础性工作．本文从广义变分原理出发，建立了约束位置的小修改导致的固有值和振动模态增量的方程，针对模态增量方... 结构的约束位置对其固有振动特性有重要的影响，因此计算固有振动特性对约束位置的敏度是结构优化以及模型校正等的重要基础性工作．本文从广义变分原理出发，建立了约束位置的小修改导致的固有值和振动模态增量的方程，针对模态增量方程的求解，提出了一种处理原本征函数空间不完备的方法，从而可以在扩展的原本征函数空间内对振型增量进行展开．针对模态截断问题，本文又提出了一种“模态展开＋幂级数民开”的混合展开法，这种展开法的收敛性好，收敛程度易于估计，实用方便． 展开更多

关键词 约束位置修改 模态敏度 结构振动 振动模态

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模态截断与简谐载荷的响应灵敏度分析 被引量：3

8

作者 赵又群 刘中生 陈塑寰 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1996年第3期313-319,共7页

本文解决了如何利用获得的少数低阶模态，通过改进的模态展开法来计算响应及其灵敏度的问题。

关键词 强迫振动 简谐载荷 模态叠加法 响应灵敏度

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圆柱壳体动力响应中的模态参与问题研究

9

作者 徐港辉 祝长生 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期83-94,共12页

以两端简支圆柱壳体为例,研究了考虑正、余弦模态成分影响的圆柱壳体动力响应中的模态参与问题,提出了根据模态参与因子的分布特征判定模态截断阶次的方法,采用正、余弦模态叠加得到了圆柱壳体在冲击激励及旋转行波激励作用下的动力响应... 以两端简支圆柱壳体为例,研究了考虑正、余弦模态成分影响的圆柱壳体动力响应中的模态参与问题,提出了根据模态参与因子的分布特征判定模态截断阶次的方法,采用正、余弦模态叠加得到了圆柱壳体在冲击激励及旋转行波激励作用下的动力响应,基于响应的收敛性验证了判定方法的可靠性。理论计算与有限元仿真结果表明,与圆柱壳体模态特性分析不同,在求解圆柱壳体动力响应时必须同时考虑正、余弦模态成分的影响;冲击激励作用下,圆柱壳体各阶正、余弦模态在响应中的参与程度与激振点和观测点的位置相关;旋转行波激励作用下,圆柱壳体各阶正、余弦模态在响应中的参与程度与激励的阶次和频率密切相关。 展开更多

关键词 圆柱壳体 正余弦模态 模态参与 模态叠加 模态截断 动力响应

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模态选择方法及其在复杂结构振动分析中的应用 被引量：6

10

作者 任会礼 王学林 +1 位作者 胡于进 李成刚 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期889-892,共4页

为避免复杂结构动态分析中自由度数目多、求解困难的问题,运用模态分析方法求得结构的特征频率和振型,以结构各阶模态的DC增益作为模态价值的判定准则,对结构模态进行截断,实现模型降阶。利用缩减后的模态信息,建立起保持原系统主要特... 为避免复杂结构动态分析中自由度数目多、求解困难的问题,运用模态分析方法求得结构的特征频率和振型,以结构各阶模态的DC增益作为模态价值的判定准则,对结构模态进行截断,实现模型降阶。利用缩减后的模态信息,建立起保持原系统主要特性的低阶状态空间模型。以某一型号塔吊为例,验证了以DC增益作为模态截断判据的有效性,为复杂结构的动态特性分析提供了一种可行的方法。 展开更多

关键词 振动分析 模态截断 DC增益 状态空间模型

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数值计算结合试验测定模态阻尼法 被引量：5

11

作者 唐宇航 陈志坚 +1 位作者 梅志远 孙建连 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期32-40,共9页

任一种分布的激励必将引起多个模态的响应,试验中要激出单一模态振动是很难的,传统阻尼比估算方法所采用的信号处理手段不能有效分离叠加模态,以致测试阻尼比往往误差较大。从多自由度叠加法动响应分析入手,指出模态混叠现象是制约精确... 任一种分布的激励必将引起多个模态的响应,试验中要激出单一模态振动是很难的,传统阻尼比估算方法所采用的信号处理手段不能有效分离叠加模态,以致测试阻尼比往往误差较大。从多自由度叠加法动响应分析入手,指出模态混叠现象是制约精确阻尼比测试的重要因素,在阻尼较大、刚度较低时模态更密集、叠加效应更显著,提出通过数值计算进行模态截断以实现"纯模态"提取的方案,推导了共振激励下试验与数值仿真结果中频响峰值谱线表达式,找出二者间的关系,用纯模态计算结果修正测试阻尼比。通过对4块不同板单元进行前8阶试验模态分析与数值计算参数修正,结合频响函数验证了修正阻尼比的数据可靠性,得出了不同结构、材料间阻尼比差异的部分规律。结果表明,模型试验对复合材料板的阻尼比识别准确性要低于钢板,其阻尼性能往往被低估且修正幅度较大,该方法为模态参数识别的进一步研究提供了思路。 展开更多

关键词 数值计算 模态阻尼比识别 频响曲线 模态截断 模态叠加

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地震作用下悬臂类结构的模态截断方法 被引量：4

12

作者 潘旦光 李雪菊 +2 位作者 谭晋鹏 陈清军 鲁文艳 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期55-62,共8页

为估计模态叠加法中模态截断对结构地震作用下位移、速度、加速度反应的影响,对比分析了累积振型参与质量误差、静荷载参与比误差、质量相关荷载作用下的位移误差、累积振型贡献系数误差、累积振型加速度贡献系数误差和单位阵误差等模... 为估计模态叠加法中模态截断对结构地震作用下位移、速度、加速度反应的影响,对比分析了累积振型参与质量误差、静荷载参与比误差、质量相关荷载作用下的位移误差、累积振型贡献系数误差、累积振型加速度贡献系数误差和单位阵误差等模态截断指标随模态数目增加的变化规律。以一个5层剪切框架、一个单向不对称的4层框架和一个框架支撑结构的地震反应为例,讨论了结构位移、速度和加速度反应的模态截断误差与模态截断指标的关系。算例分析结果表明,静荷载参与比误差高估了低阶模态的影响而使模态截断数目偏少;质量相关荷载作用下的位移误差所得模态数目不稳定,这两个指标不适合作为模态截断的依据。对于悬臂类结构,模态截断所产生的累积误差以加速度的最大,速度的次之,位移的最小;对于位移反应,首层平动位移的累积振型贡献系数误差和累积振型参与质量误差可作为位移反应模态截断的依据;高阶模态对结构加速度反应的贡献大于对位移反应的贡献,应采用累积振型加速度贡献系数误差作为加速度反应模态截断的依据。 展开更多

关键词 悬臂类结构 模态截断 模态叠加法 地震响应 截断误差

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压电智能板结构的H_∞振动控制 被引量：3

13

作者 王小兵 陈建军 +2 位作者 高伟 杜雷 马芳 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期517-521,共5页

研究了压电智能板结构的H∞振动控制问题。先采用4节点矩形弯曲薄板单元(含12个位移自由度,2个电自由度)的有限元模型,利用Ham ilton原理得到了智能板结构的运动微分方程,然后综合运用模态截断法、最小实现法和平衡降阶法,对压电智能板... 研究了压电智能板结构的H∞振动控制问题。先采用4节点矩形弯曲薄板单元(含12个位移自由度,2个电自由度)的有限元模型,利用Ham ilton原理得到了智能板结构的运动微分方程,然后综合运用模态截断法、最小实现法和平衡降阶法,对压电智能板结构的系统状态方程进行了降阶处理,得到了可观可控且低阶的近似状态方程,针对该降阶后的系统,利用H∞控制理论求解出能抑制干扰的动态输出反馈控制器,并将该控制器作用到降阶处理前的原系统中,从而能实现原系统抗干扰的振动控制。最后,以智能悬臂薄板结构为例,讨论了降阶过程中出现的一些问题和结论,并求出了相应的动态输出反馈控制器。仿真结果表明,文中的方法可实现压电智能板结构对干扰的抑制。 展开更多

关键词 智能板结构 模态截断法 最小实现法 平衡降阶法 H∞控制理论

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改进的直接部件模态综合法 被引量：2

14

作者 白长青 许庆余 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期81-84,共4页

Yee和Tsuei提出的直接部件模态综合法将自由界面模态综合法与频响函数相结合 ,简化了计算过程、减少了计算量 ,并便于与实验模态分析相结合。本文在其基础上利用矩阵级数展开的方法将被截断高阶模态的贡献用保留模态和系统物理特性矩阵... Yee和Tsuei提出的直接部件模态综合法将自由界面模态综合法与频响函数相结合 ,简化了计算过程、减少了计算量 ,并便于与实验模态分析相结合。本文在其基础上利用矩阵级数展开的方法将被截断高阶模态的贡献用保留模态和系统物理特性矩阵精确表达 ,结合分块计算方法 ,进一步减少了计算量并有效地提高了计算精度 ,且确定了模态截断准则。 展开更多

关键词 直接部件 模态综合法 子结构 幂级数 模态截断 频响函数 结构动力分析 双层框架结构

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自由—自由结构振动模态的一阶导数 被引量：1

15

作者 刘中生 陈塑寰 赵又群 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 1994年第1期35-41,共7页

空间飞行器和车辆等一大类结构属于自由－自由结构。本文讨论这类结构的振动模态一阶导数计算问题，提出了一种改进的截尾模态展开法，将未知模态对模态导数的贡献用已知模态和系统矩阵来表达。针对刚度阵奇异问题，提出了移位措施，通... 空间飞行器和车辆等一大类结构属于自由－自由结构。本文讨论这类结构的振动模态一阶导数计算问题，提出了一种改进的截尾模态展开法，将未知模态对模态导数的贡献用已知模态和系统矩阵来表达。针对刚度阵奇异问题，提出了移位措施，通过选择合适的移位系数，不仅解决了奇异问题，而且加速了算法的收敛速度。给出了一个数值例子，算例表明本文方法十分有效。 展开更多

关键词 自由结构 模态灵敏度 模态迭加

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模态叠加法计算地震加速度时程反应的几个问题 被引量：2

16

作者 潘旦光 李雪菊 芦盼 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第10期155-162,共8页

针对模态叠加法进行结构加速度时程反应分析,讨论了广义坐标积分步长、模态截断和离散位移时程求导三个问题对加速度时程反应误差的影响;并提出了振型加速度贡献系数的模态截断指标。以简谐荷载作用下单自由度体系的地震反应和三条地震... 针对模态叠加法进行结构加速度时程反应分析,讨论了广义坐标积分步长、模态截断和离散位移时程求导三个问题对加速度时程反应误差的影响;并提出了振型加速度贡献系数的模态截断指标。以简谐荷载作用下单自由度体系的地震反应和三条地震波作用下的5层框架结构的地震反应为例,进行数值计算。算例分析结果表明:当广义单自由度计算的离散时间步长小于1/32的自振周期时,加速度反应的误差小于5%;对于加速度时程反应而言,基于振型参与质量选取的模态数偏少,应基于振型加速度贡献系数作为模态截断的依据;由离散位移时程经中心差分法所得加速度的误差与直接由模态叠加法所得的基本相同,而快速傅里叶变换(FFT)方法所得加速度时程存在虚假的高频振动而误差较大,采用低通滤波可有效降低误差。 展开更多

关键词 模态叠加法 积分步长 模态截断 中心差分法 滤波

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基于模态应变能的结构模态截断分析 被引量：1

17

作者 吕雷 张开银 +1 位作者 姜惠 杜密 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2018年第6期1044-1048,共5页

在大型结构动力响应分析时,应从结构分析目标、计算精度和分析效率等方面综合权衡,合理截取结构参与模态.首先对梁结构理论分析,将结构自身特性、激励特性与结构动力响应联系在一起,探究结构在特定激励环境下的位移响应、应力响应和模... 在大型结构动力响应分析时,应从结构分析目标、计算精度和分析效率等方面综合权衡,合理截取结构参与模态.首先对梁结构理论分析,将结构自身特性、激励特性与结构动力响应联系在一起,探究结构在特定激励环境下的位移响应、应力响应和模态应变能.通过分离结构各阶模态应变能,构建模态应变能比值函数r,当结构第N阶固有频率大于激励频率,且前N-1阶模态应变能总和与前N阶模态的应变能总和之比接近于1时,截取前N阶模态进行结构动力响应分析将具有较好的精度,从而提出了基于模态应变能的结构模态截断技术.基于该模态截断方法,采用结构有限元方法分析一钢结构平台在不同频率的环境激励下的结构应变能,说明该模态截断方法的有效性. 展开更多

关键词 动力特性 模态截断 模态应变能 模态参与因子

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模态截断对轮胎柔度的影响 被引量：1

18

作者 曾华 王霄锋 范成建 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期172-173,228,共3页

对 1 95 / 6 0R1 4轮胎进行了模态试验 ,得到前 1 7阶的模态参数 ,计算出轮胎柔度 ,应用指数函数拟合截取不同阶次得到的轮胎柔度 ,分析研究了模态截断对轮胎柔度的影响 ,当截取前 1 0阶模态时 ,模态截断误差小于 1 0 % ,截取前 1 2阶... 对 1 95 / 6 0R1 4轮胎进行了模态试验 ,得到前 1 7阶的模态参数 ,计算出轮胎柔度 ,应用指数函数拟合截取不同阶次得到的轮胎柔度 ,分析研究了模态截断对轮胎柔度的影响 ,当截取前 1 0阶模态时 ,模态截断误差小于 1 0 % ,截取前 1 2阶时 ,误差小于 5 %。 展开更多

关键词 轮胎 模态截断 模态试验 模态参数 轮胎柔度

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关于一类非线性阻尼模型控制问题的一个注记 被引量：2

19

作者 陈德成 白浩 罗华耿 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第4期113-117,共5页

利用模态方法进行柔性体控制，就必须作模态截断。在线性粘性阻尼模型情形，阻尼正比于频率，高阶模态会很快衰减。但对于非线性阻尼模型，情况就复杂了。结果表明，高阶模态响应不总能很快衰减，并依赖于初始条件、因为对于非线性阻尼... 利用模态方法进行柔性体控制，就必须作模态截断。在线性粘性阻尼模型情形，阻尼正比于频率，高阶模态会很快衰减。但对于非线性阻尼模型，情况就复杂了。结果表明，高阶模态响应不总能很快衰减，并依赖于初始条件、因为对于非线性阻尼模型的控制，如何进行模态截断，是一个需要谨慎处理的问题。 展开更多

关键词 非线性阻尼 模态控制 梁

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基于GDF的结构载荷及参数联合识别的实时方法 被引量：2

20

作者 万志敏 王婷 +1 位作者 李霖 陆琼晔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第13期158-163,共6页

结构载荷及参数识别是结构动力学领域的重要研究内容,目前已有一些研究致力于两者的联合识别。比如EGDF法,虽然可以连续识别未知载荷和参数,但需要载荷自由度上的加速度响应;另外,该方法与其他基于最小二乘的连续识别方法一样,存在未知... 结构载荷及参数识别是结构动力学领域的重要研究内容,目前已有一些研究致力于两者的联合识别。比如EGDF法,虽然可以连续识别未知载荷和参数,但需要载荷自由度上的加速度响应;另外,该方法与其他基于最小二乘的连续识别方法一样,存在未知载荷和位移识别的低频漂移现象。提出了上述问题的改进方法,将识别问题转化为模态空间中的模态位移以及模态载荷的识别,再利用模态缩减法,得到实时的EGDF法;另外,采用位移和加速度作为测量响应,可解决识别结果的低频漂移问题。 展开更多

关键词 载荷识别 参数识别 GDF法 模态缩减 数据融合

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