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横观各向同性土中缺陷桩振动研究
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作者 杨冬英 缪怡杰 +1 位作者 陆勇 李学东 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期108-115,共8页
基于横观各向同性材料本构关系,研究了黏弹性横观各向同性土中缺陷桩的振动特性。首先按照桩身及土层分布情况将缺陷桩及土体进行分段和分层,建立缺陷桩-横观各向同性土耦合振动模型;结合边界条件及初始条件,利用分离变量法求解横观各... 基于横观各向同性材料本构关系,研究了黏弹性横观各向同性土中缺陷桩的振动特性。首先按照桩身及土层分布情况将缺陷桩及土体进行分段和分层,建立缺陷桩-横观各向同性土耦合振动模型;结合边界条件及初始条件,利用分离变量法求解横观各向同性土动力方程,进而求解土体与桩动力耦合方程,利用阻抗函数递推法得到桩顶动力阻抗函数和导纳函数,进而利用傅里叶逆变换得到桩顶速度时域响应解;将理论解进行退化分析,退化结果完全吻合各向同性材料解,验证理论解的正确性;最后,分析桩身缺陷段半径、长度、埋深及横观各向同性土体参数等主要参数对缺陷桩的影响,最终揭示了横观各向同性土与缺陷桩耦合振动机理。 展开更多
关键词 横观各向同性 缺陷桩 纵向振动 桩-土耦合作用 解析解
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含非对称内部结构的水下壳体声场波数谱特征研究
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作者 马力 潘永东 +1 位作者 殷学文 金亚斌 《力学季刊》 北大核心 2026年第1期118-132,共15页
水下壳体的声振特征对于掌握振动传播与声辐射机理至关重要.传统的频域分析方法,能够通过准确建立模态贡献量与线谱噪声的定量关系以实现深度揭示水下结构声辐射的物理机理,受到持续广泛的关注,但壳体内结构弹性波与声辐射特征的内在联... 水下壳体的声振特征对于掌握振动传播与声辐射机理至关重要.传统的频域分析方法,能够通过准确建立模态贡献量与线谱噪声的定量关系以实现深度揭示水下结构声辐射的物理机理,受到持续广泛的关注,但壳体内结构弹性波与声辐射特征的内在联系及其物理机理尚不清晰.本文以典型水下壳体结构为例,将声振系统有限元法与空间傅里叶变换法结合,提出了壳体结构弹性波及其辐射亮点的波数域分析方法.通过不同基座形式的结构典型算例,揭示了结构对称性对弹性波波数域中辐射亮点特征的影响,进一步基于空间波数谱与壳体法向振速、远场辐射波、声功率等建立了频域与波数域对应关系.研究结果表明提高基座对称性有助于降低组合壳体结构的声辐射水平,可为后续结构优化设计提供全新的理论支撑. 展开更多
关键词 水下壳体 非对称结构 有限元 空间傅里叶 波数谱分析
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移动冲击载荷作用下覆冰接触线响应行为研究
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作者 胡丹妮 许向红 赵岩 《力学学报》 北大核心 2026年第3期751-759,共9页
接触网覆冰严重影响电气化铁路的受流质量与运行安全,机械除冰是目前应用最广泛的手段,实际作业中除冰装置沿接触线连续移动并施加间歇性冲击,而现有研究多局限于定点冲击模式,难以准确解释除冰机理.本文提出一种移动冲击载荷作用下覆... 接触网覆冰严重影响电气化铁路的受流质量与运行安全,机械除冰是目前应用最广泛的手段,实际作业中除冰装置沿接触线连续移动并施加间歇性冲击,而现有研究多局限于定点冲击模式,难以准确解释除冰机理.本文提出一种移动冲击载荷作用下覆冰接触线机械除冰建模及响应分析方法,通过建立覆冰接触线精细化有限元模型,以拉伸破坏准则定义覆冰材料侵蚀失效,采用LSDYNA非线性有限元显示动力学分析实现冲击载荷作用下接触线除冰过程中的模拟,重点研究除冰过程中的波传播规律,探讨了应力波叠加效应与覆冰破坏模式的关联性.在数值算例部分探讨了不同移动加载次数与模式下覆冰接触线除冰率与接触线动力学响应模式,给出了能够表征波传播、反射、叠加和除冰率关联的结构位移、应力响应云图.结果表明:相较于定点加载模式,移动加载不仅能够通过应力波的分散传播与叠加提升除冰率,还能有效控制接触线垂向动态位移的剧烈程度.本文的相关方法可为机械式除冰装置设计提供参考. 展开更多
关键词 接触线覆冰 移动冲击载荷 时变系统 波动传播 破坏模式
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基于辛方法的环肋圆柱壳固有振动特性分析
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作者 张二宝 艾艳辉 +1 位作者 师子锋 刘敬喜 《噪声与振动控制》 北大核心 2026年第1期56-61,220,共7页
提出求解环肋圆柱壳固有振动特性的辛解析方法。首先,采用“刚度平摊”法,将环肋等效为圆柱壳重量的增加,并选取合适的状态向量,通过Hamilton函数将环肋圆柱壳的自由振动问题导入辛对偶体系,环肋圆柱壳的固有振动问题被归结为辛本征值... 提出求解环肋圆柱壳固有振动特性的辛解析方法。首先,采用“刚度平摊”法,将环肋等效为圆柱壳重量的增加,并选取合适的状态向量,通过Hamilton函数将环肋圆柱壳的自由振动问题导入辛对偶体系,环肋圆柱壳的固有振动问题被归结为辛本征值和辛本征解问题,原高阶控制微分方程被转化为一组低阶常微分方程组。然后,即可利用分离变量法求解环肋圆柱壳的固有频率和相应振型。通过数值算例将其与其他文献、有限元方法(Finite Element Method,FEM)所得的固有频率进行对比,验证了该方法的正确性和高精度。随后研究环肋数量和环肋截面尺寸对环肋圆柱壳固有频率的影响。 展开更多
关键词 振动与波 环肋圆柱壳 自由振动 哈密顿体系 辛方法 刚度平摊法
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基于多次密度聚类分簇的结构模态参数自动识别
5
作者 李翠 黄侃 +2 位作者 曾旻赛 徐思东 伍晓顺 《振动与冲击》 北大核心 2026年第4期91-102,共12页
为更好满足工程结构的长期监测需求,提出一种基于多次密度聚类分簇的模态参数自动识别方法。该方法采用协方差驱动随机子空间法计算模态信息,并主要经历四个阶段:稳定图清洗、模态分簇、模态代表值提取和真假模态簇辨别。在稳定图清洗阶... 为更好满足工程结构的长期监测需求,提出一种基于多次密度聚类分簇的模态参数自动识别方法。该方法采用协方差驱动随机子空间法计算模态信息,并主要经历四个阶段:稳定图清洗、模态分簇、模态代表值提取和真假模态簇辨别。在稳定图清洗阶段,运用阻尼比-复共轭对硬准则、模态能量水平软准则和仅考虑频率距离的第1次密度聚类剔除虚假模态。在模态分簇阶段,先仅考虑频率距离进行第2次密度聚类以形成多条稳定轴,再针对各条稳定轴分别进行仅考虑振型距离的第3次密度聚类。在模态代表值提取阶段,选择各簇阻尼比中位值对应的模态作为代表模态。在真假模态簇辨别阶段,基于各簇振型代表值之间的相似度进行互斥式真簇筛选。应用k-means聚类法先循环剔除位于不同稳定轴的假簇,再循环剔除各条稳定轴内的假簇。真簇对应的模态代表值即为最终的模态识别结果。分析表明:该方法能够有效清洗稳定图和提升模态簇的频率与振型相似度,从而保证弱模态识别精度。此外,该方法两个关键参数(结构模态估计数量和最大系统阶次)的取值范围较宽,有利于避免出现模态遗漏和虚假模态。 展开更多
关键词 结构健康监测 模态识别 密度聚类 随机子空间法 损伤识别
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一种非线性结构动力修改方法及应用
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作者 钱佳慧 王彤 周斌 《振动与冲击》 北大核心 2026年第7期110-117,137,共9页
柔性轻质结构以其质量轻、可折叠、易部署和高比强度等特性,在现代航空航天器设计中扮演着关键角色。在轻质结构的模态试验与分析中,接触式传感器的附加质量可显著影响模态识别的准确性。此外,这类柔性结构的大变形特性导致明显的几何... 柔性轻质结构以其质量轻、可折叠、易部署和高比强度等特性,在现代航空航天器设计中扮演着关键角色。在轻质结构的模态试验与分析中,接触式传感器的附加质量可显著影响模态识别的准确性。此外,这类柔性结构的大变形特性导致明显的几何非线性,引入附加的非线性刚度,增加了分析复杂度,不能直接采用线性方法处理。提出了一种针对柔性轻质结构的非线性结构动力修改方法,能够有效考虑附加质量和非线性刚度的影响。试验验证表明,采用本方法修正后的接触式传感器测试结果与非接触式激光测试结果相比,相对误差小于0.4%。进一步的仿真分析也验证了在不同附加质量分布下该方法的可靠性和准确性。通过一个考虑非线性刚度变化的数值算例,展示了所提方法在非线性动力学特性计算上的效率和精度优势:相比于传统伪弧长法,计算效率大幅提升。 展开更多
关键词 结构动力修改 附加质量 附加刚度 非线性动力学分析
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弹性边界下输流管道被动控制研究
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作者 罗龙辉 叶思琴 尹来容 《动力学与控制学报》 2026年第1期64-74,共11页
输流管道作为机械结构中关键通流部件,运行中的稳定性和安全性尤为重要.本文以输流管道为例,将惯容型非线性能量汇耦合到弹性边界处,对管道的边界被动控制进行研究.首先,采用广义Hamilton原理推导了弹性边界下输流管道耦合惯容型非线性... 输流管道作为机械结构中关键通流部件,运行中的稳定性和安全性尤为重要.本文以输流管道为例,将惯容型非线性能量汇耦合到弹性边界处,对管道的边界被动控制进行研究.首先,采用广义Hamilton原理推导了弹性边界下输流管道耦合惯容型非线性能量汇的非线性控制方程.然后,求得了输流管道的固有频率和模态函数.其次,采用Galerkin截断法离散控制方程,结合Runge-Kutta法数值仿真求解了耦合系统的稳态响应结果.最后,讨论了减振器关键参数对结构的减振效果的影响规律.结果表明,耦合惯容型非线性能量汇对输流管道起到了良好的振动控制效果,并且不改变其固有特性.惯容型非线性能量汇的参数对管道减振效果有不同的影响,阻尼参数存在最优值,而惯性质量和立方非线性的数值越大,减振效果越好. 展开更多
关键词 输流管道 非线性振动 惯容型非线性能量汇 被动控制 弹性边界
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阶梯梁自由振动的一种解析分析法
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作者 曹振中 鲍四元 《工程与试验》 2026年第1期6-8,75,共4页
为了对阶梯梁自由振动进行更加深入的研究,分析相关因素的影响,本文基于单跨梁自由振动的基本理论,引入克雷洛夫函数推导出了不同边界条件下的分段挠度方程。利用连续性建立了含有固有频率的一组线性方程,并由方程组有非零解的条件推导... 为了对阶梯梁自由振动进行更加深入的研究,分析相关因素的影响,本文基于单跨梁自由振动的基本理论,引入克雷洛夫函数推导出了不同边界条件下的分段挠度方程。利用连续性建立了含有固有频率的一组线性方程,并由方程组有非零解的条件推导出了一阶固有频率方程。以圆截面简支阶梯梁为例,分析了不同长度比和截面直径比对固有频率的影响,并得到了数值解。本研究得出以下结论:圆截面简支梁前三阶固有频率随着两段长度比的增大而不断增大;第一、二阶固有频率随着第一与第二梁段截面直径比的减小而不断增大,而三阶固有频率随着第一与第二梁段截面直径比呈不规则的变化。 展开更多
关键词 阶梯梁 自由振动 克雷洛夫函数 固有频率
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基于含广义节点自由度单元的板面内振动分析
9
作者 仝建坤 鲍四元 《苏州科技大学学报(自然科学版)》 2026年第1期12-19,共8页
为提升薄板面内振动分析的精度与数值稳定性,本文提出了一种包含广义节点自由度的四节点矩形有限元单元(NQ4-24D),以解决传统单元在面内振动分析中存在的收敛性差和精度不足等问题。该单元在每个节点引入位移及其一阶偏导数作为自由度,... 为提升薄板面内振动分析的精度与数值稳定性,本文提出了一种包含广义节点自由度的四节点矩形有限元单元(NQ4-24D),以解决传统单元在面内振动分析中存在的收敛性差和精度不足等问题。该单元在每个节点引入位移及其一阶偏导数作为自由度,采用二维Hermite插值函数构建位移场,并推导出相应的刚度矩阵和质量矩阵。在四边自由与四边简支边界条件下对矩形薄板进行自由振动分析,通过与文献解及传统Q4单元结果的对比,验证了所提单元在固有频率计算方面的高精度与快速收敛性。研究表明,NQ4-24D单元在面内振动问题中具有显著优势,为薄板结构的高精度动力响应分析提供了一种高效可靠的有限元方法。 展开更多
关键词 矩形板 面内振动 HERMITE插值 固有频率
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分布式动力吸振的层合圆柱壳谱几何振动分析
10
作者 胡浩辰 钟锐 王青山 《振动工程学报》 北大核心 2026年第3期626-633,共8页
基于一阶剪切变形理论,采用谱几何法对分布式动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)的层合圆柱壳的振动特性进行了研究。采用质量块和弹簧-阻尼器对DVA进行简化建模。利用一阶剪切变形理论推导得到耦合结构的动能、应变能、外部激... 基于一阶剪切变形理论,采用谱几何法对分布式动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)的层合圆柱壳的振动特性进行了研究。采用质量块和弹簧-阻尼器对DVA进行简化建模。利用一阶剪切变形理论推导得到耦合结构的动能、应变能、外部激励功及阻尼耗散,结合人工弹簧技术获得结构的边界弹簧势能,进而获得耦合结构的整体拉格朗日能量泛函。使用谱几何法对结构的位移场向量进行了构建,将其代入能量泛函中,并利用Rayleigh-Ritz法进行变分求解,获得了耦合结构的振动特性。本文通过与已发表文献和有限元方法结果进行对比,验证了所提方法的有效性和准确性,并在此基础上研究了DVA安装位置、数量以及质量参数对结构振动特性的影响。 展开更多
关键词 层合圆柱壳 分布式动力吸振 强迫振动 自由振动 谱几何法
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层合圆柱壳强迫振动分析的辛空间波方法
11
作者 高汝鑫 姜永平 《振动工程学报》 北大核心 2026年第2期477-488,共12页
针对任意边界条件下正交铺设中厚层合圆柱壳的稳态强迫振动分析,本文提出了辛空间波方法。基于一阶剪切变形理论,结合Legendre变换选取合适的状态向量,将中厚层合圆柱壳在物理空间的三大方程导入到辛对偶体系,形成统一的控制方程;圆柱... 针对任意边界条件下正交铺设中厚层合圆柱壳的稳态强迫振动分析,本文提出了辛空间波方法。基于一阶剪切变形理论,结合Legendre变换选取合适的状态向量,将中厚层合圆柱壳在物理空间的三大方程导入到辛对偶体系,形成统一的控制方程;圆柱壳的位移和内力响应可以描述为辛空间下各阶波形的叠加,利用辛空间波的共轭辛正交关系,推导直接激励波的显示表达式;建立辛空间波在圆柱壳两端的入-反射关系,从而解析地处理层合圆柱壳的任意边界条件。与Lévy解类似,本文方法显式地求解圆柱壳的响应,具有较高的计算效率,并且可以同时得到位移和内力响应;另外,本文方法只在周向具有截断误差,在轴向是解析的,有较高的计算精度和较快的收敛速度。数值算例证明了本文方法的有效性、收敛速度和计算精度。 展开更多
关键词 层合圆柱壳 强迫振动 辛对偶体系 波传播 任意边界条件
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振动试验夹具疲劳破坏分析方法研究
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作者 黄鑫 许地鑫 +2 位作者 邵洪婷 娄宇航 孙超 《工程与试验》 2026年第1期23-26,共4页
本文总结了几种常用结构振动试验夹具的疲劳破坏现象,分析了导致疲劳破坏的原因,并提出了基于名义应力法的振动试验夹具疲劳破坏分析方法。为研究该分析方法在振动试验夹具设计中的适用性,结合某试件的随机振动试验,对该分析方法的结果... 本文总结了几种常用结构振动试验夹具的疲劳破坏现象,分析了导致疲劳破坏的原因,并提出了基于名义应力法的振动试验夹具疲劳破坏分析方法。为研究该分析方法在振动试验夹具设计中的适用性,结合某试件的随机振动试验,对该分析方法的结果进行了验证。结果表明,采用该疲劳破坏分析方法计算得出的疲劳寿命值比试验记录值偏小。本文进一步分析了计算值偏小的原因,得出了该疲劳破坏分析方法适合在振动试验夹具设计中应用的结论。 展开更多
关键词 振动试验 分析方法 随机振动试验 夹具 疲劳破坏 疲劳寿命
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卫星大型柔性天线全局模态法力学特性分析
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作者 朱光楠 何贵勤 +6 位作者 李晓蕊 王俊喆 韦常柱 毛永飞 王涛 张玥 董晴 《振动工程学报》 北大核心 2026年第2期353-367,共15页
卫星天线向着大尺寸、轻量化方向发展,其惯性特性在卫星整体中占较大比例,导致姿态运动与结构振动的耦合效应突出,采用柔性结构的部件级模态进行分析会产生较大误差。为此,本文以装配有平面相控阵大型天线的卫星模型为例,提出了一种携... 卫星天线向着大尺寸、轻量化方向发展,其惯性特性在卫星整体中占较大比例,导致姿态运动与结构振动的耦合效应突出,采用柔性结构的部件级模态进行分析会产生较大误差。为此,本文以装配有平面相控阵大型天线的卫星模型为例,提出了一种携带铰接多板柔性卫星的低维、高精度结构动力学解析建模方法,并以铰链刚度为例研究系统关键参数对动力学特性的影响。研究表明,本方法可使用一组统一广义坐标对大天线卫星各个部件的刚体运动和弹性振动进行精确描述,且该方法对系统模态特性的分析可在特征正交多项式7阶截断的条件下稳定收敛,并保证频率偏差相比有限元仿真模型不超过2%;通过对铰链刚度的分析可知,系统振动频率随铰链刚度的增大而升高,并且在铰链刚度从500变化至5000 N·m/rad的过程中,系统发生模态跃迁现象。结果证明,本文方法克服了铰接多板组合结构弹性振动和板间铰链刚体转动的耦合效应,给出了多点约束下非经典边界的多板解析全局模态的一般方法,突破了现有杆梁组合结构全局模态方法的局限,为精确获取柔性卫星的固有频率和全局模态函数,发展求解大型柔性卫星的刚柔耦合全局模态一般方法提供了有效途径。 展开更多
关键词 全局模态法 平面相控阵天线 刚柔耦合 模态分析
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基于质量线法的变截面梁惯性参数辨识
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作者 赵爽 祝娜 《自动化与仪表》 2026年第3期1-6,44,共7页
针对于变截面梁的惯性参数测量过程中出现的误差,第一阶弹性模态较低,提出基于质量线法的变截面梁惯性参数测量方法,该方法操作简便、辨识精度高。推导了质量线法辨识原理的计算公式,设计辨识辅助装置,以提高测量系统的第一阶弹性模态,... 针对于变截面梁的惯性参数测量过程中出现的误差,第一阶弹性模态较低,提出基于质量线法的变截面梁惯性参数测量方法,该方法操作简便、辨识精度高。推导了质量线法辨识原理的计算公式,设计辨识辅助装置,以提高测量系统的第一阶弹性模态,再利用转动惯量平行定理求解出待测变截面梁件的惯性参数。通过对比试验结果与理论值,质心最大相对误差不超过5%,转动惯量最大相对误差不超过8%。试验表明,该方法可以完成变截面梁的惯性参数辨识,表明了质量线法辩识变截面梁的可行性。 展开更多
关键词 变截面梁 质量线法 惯性参数辨识 模态试验
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无网格VDQ法分析非规则薄板热-振耦合特性
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作者 王立刚 徐润泽 +2 位作者 刘志鹏 黄宇超 王可 《航空学报》 北大核心 2026年第3期226-238,共13页
针对具有非规则几何形状的薄板结构,提出了一种无网格变分微分求积方法(VDQ),通过融合微分再生核(DRK)插值与径向基函数近似,构建了适用于非结构化节点的微分算子;同时基于Voronoi图理论获得了自适应积分算子,实现了非规则计算域的精确... 针对具有非规则几何形状的薄板结构,提出了一种无网格变分微分求积方法(VDQ),通过融合微分再生核(DRK)插值与径向基函数近似,构建了适用于非结构化节点的微分算子;同时基于Voronoi图理论获得了自适应积分算子,实现了非规则计算域的精确数值积分。通过对方形板、圆角缺损板、方角缺损板、含圆洞板及含方洞板等典型边界形状的单层板与功能梯度板(FGM)开展热致振动特性研究,验证了该方法的有效性。数值结果表明:与传统网格方法相比,无网格VDQ方法减少了节点数量且仍能保持工程精度要求;热致振动分析中,2类薄板的最大挠度均呈现显著递减趋势:方形板>圆角缺损板>方角缺损板>圆洞板>方洞板,揭示了非规则几何形状边界对薄板结构热振动响应的影响规律。本研究为航空航天、精密机械等领域的复杂薄板结构热振动分析提供了高效可靠的数值工具。 展开更多
关键词 非规则边界薄板 变分微分求积法 VORONOI图 无网格法 热振动
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考虑止水结构弹性的大型弧形闸门振动分析 被引量:2
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作者 王思莹 唐厚佳 +1 位作者 黄涛 钱军 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第3期171-177,187,共8页
为给某大型水电站的安全监测提供参考,使用有限元计算软件ANSYS对其坝体表孔弧形闸门进行了振动特性分析,主要考察了止水结构弹性对该闸门振动模态及自振频率的影响。分析表明:止水结构弹性对闸门的振动特性具有一定程度的影响,与不考... 为给某大型水电站的安全监测提供参考,使用有限元计算软件ANSYS对其坝体表孔弧形闸门进行了振动特性分析,主要考察了止水结构弹性对该闸门振动模态及自振频率的影响。分析表明:止水结构弹性对闸门的振动特性具有一定程度的影响,与不考虑止水结构弹性的计算结果相比,部分与闸门两侧约束条件关系较大的振型所对应的频率数值可能相差46.80%;在一定范围内,表征止水结构弹性的基础刚度系数越小,同种振型对应的振动频率越低;基础刚度系数取0.1~0.2 N/mm^(3)时可以得到与原型观测的振动响应主频相符合的结果。研究提出了表征闸门止水结构弹性的方法,为相关系数的选取准则积累了基础数据,可为该水电站安全监测和其它工程闸门的振动分析提供一定参考。 展开更多
关键词 弧形闸门 止水结构 振动特性 数值模拟
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基于改进遗传算法的动载荷识别研究 被引量:2
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作者 秦远田 唐甜 张炉平 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期146-153,205,206,共10页
针对同时识别动载荷位置和大小中的矩阵病态问题,以及将反问题转化为正向识别的最值问题,采用自适应算法和非线性规划对遗传算法(genetic algorithm,简称GA)进行改进,将改进后的混合算法用于求解最值问题,得到动载荷参数。首先,建立频... 针对同时识别动载荷位置和大小中的矩阵病态问题,以及将反问题转化为正向识别的最值问题,采用自适应算法和非线性规划对遗传算法(genetic algorithm,简称GA)进行改进,将改进后的混合算法用于求解最值问题,得到动载荷参数。首先,建立频域识别模型,把理论值与测量值的差值的二范数最小化作为优化目标函数;其次,将该目标函数作为混合算法的评价函数来识别动载荷参数;最后,进行简支梁动载荷识别的仿真和实验,对比了正向识别和逆系统法,讨论了非线性规划代数和噪音对混合算法的影响。研究结果表明:正向识别避免了矩阵求逆病态问题;相比遗传算法和自适应遗传算法,所提出算法可同时更准确和稳定地识别多个动载荷参数,且抗噪性更强。 展开更多
关键词 动载荷识别 遗传算法 自适应算法 非线性规划
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复实验模态下相控阵天线阵面变形的虚拟感知
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作者 周金柱 赵征 +2 位作者 王林 徐文华 成东明 《振动工程学报》 北大核心 2025年第4期663-676,共14页
相控阵天线阵面变形对电磁性能的影响较大,如何用稀疏光纤光栅应变传感器的应变测量信息实时感知天线阵面变形是实现结构健康监测和电磁性能调控的关键。本文提出了复实验模态下结构变形的虚拟感知方法。在该方法中,利用复模态转化方法... 相控阵天线阵面变形对电磁性能的影响较大,如何用稀疏光纤光栅应变传感器的应变测量信息实时感知天线阵面变形是实现结构健康监测和电磁性能调控的关键。本文提出了复实验模态下结构变形的虚拟感知方法。在该方法中,利用复模态转化方法处理模态测试获得的复模态数据以获得对应的实位移模态;利用模态扩展实现有限量实位移模态的全场扩展;结合扩展的实位移模态和有限元模态数据,推导了两个表征稀疏应变测量信息与全场位移映射关系的变形虚拟感知方程CMT⁃SEREP(complex mode transformation⁃system equivalent reduction expansion process)和CMT⁃LC(complex mode transforma⁃tion⁃local correspondence),以实现利用稀疏应变测量信息来估计变形阵面结构形状。研制了大型相控阵天线阵面变形实验平台,并开展了三种工况下不同感知方法的对比实验。实验结果表明,所提方法能利用稀疏应变测试信息重构出天线阵面结构的全场位移,并且CMT⁃LC法比CMT⁃SEREP法的感知精度高;对比传统的模态法,CMT⁃LC变形虚拟感知的相对百分比误差至少降低了6.105%。该方法不仅适用于非比例阻尼天线结构的变形感知,也适用于其他复杂工程结构的健康监测。 展开更多
关键词 相控阵天线 模态扩展 光纤布拉格光栅应变传感器 结构变形 虚拟感知
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采用多级模态组响应重构的密集模态损伤识别方法
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作者 邹云峰 董欢枝 +2 位作者 卢玄东 何旭辉 蔡陈之 《振动工程学报》 北大核心 2025年第9期1955-1966,共12页
受限于常见的密集模态和庞大的结构维数,基于模态参数的损伤识别难以应用于土木结构中。为此,本文提出一种采用多级模态组响应重构的密集模态损伤识别方法。针对密集模态的情况,将频率间隔小的几个模态归为一组,并提取整个模态组响应作... 受限于常见的密集模态和庞大的结构维数,基于模态参数的损伤识别难以应用于土木结构中。为此,本文提出一种采用多级模态组响应重构的密集模态损伤识别方法。针对密集模态的情况,将频率间隔小的几个模态归为一组,并提取整个模态组响应作为损伤敏感特性。采用多级损伤识别和模型缩聚策略,在超单元级损伤定位中,通过模型缩聚将原结构转换为自由度更少的超单元模型,再定义模态组响应应变能作为损伤指标求解最小化问题,实现损伤超单元的定位;在单元级损伤识别中,将最小化问题表述为重构和实际的模态组响应的误差,从而实现损伤单元的定位和量化。通过数值模拟研究和试验验证,阐述了该方法的运算过程,证明了其可行性。与传统方法对比的结果表明,该方法一方面通过多级识别策略和模型缩聚提高了损伤识别的精度和效率,另一方面通过将模态组作为损伤敏感特性,弥补了基于模态识别的方法面对密集模态时无法准确识别损伤的不足,无论密集模态存在与否都可基于结构的应力、应变、位移、加速度等多种动力响应进行损伤识别。 展开更多
关键词 模态组响应 密集模态 多级损伤识别 模型缩聚
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一种新型三角形单元及其在薄膜振动中的应用
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作者 鲍四元 任一璇 沈峰 《力学季刊》 北大核心 2025年第3期684-694,共11页
薄膜的自由振动分析在工程结构中具有重要意义,尤其在薄膜结构的设计与优化过程中.本文提出一种新型三角形单元,旨在提高薄膜自由振动分析中的计算精度.传统的三节点三角形单元在处理薄膜振动时,通常依赖于多项式形函数,但这种方法在复... 薄膜的自由振动分析在工程结构中具有重要意义,尤其在薄膜结构的设计与优化过程中.本文提出一种新型三角形单元,旨在提高薄膜自由振动分析中的计算精度.传统的三节点三角形单元在处理薄膜振动时,通常依赖于多项式形函数,但这种方法在复杂的振动模式和高阶频率计算中存在精度不够理想的问题.为了解决这一问题,本文构建了一种形函数包含三角函数的10节点三角形单元,所提三角形单元由三个角点、三条边的两个三等分点及重心点组成,其形函数通过面积坐标表示.推导所提单元的刚度矩阵和质量矩阵,计算薄膜自由振动的频率和模态,从而研究其动力学特性.为了评估该单元的效果,本文选取矩形薄膜和三角形薄膜自由振动作为典型算例.算例中给出本文结果、Ansys三节点单元的计算结果及理论解.结果之间的对比表明,10节点三角形单元在结构划分为较少计算单元的情况下,能够逼近理论解,且本文10节点单元与标准10节点单元的精度相当.从而说明所提有限单元在分析膜自由振动问题时具有高精度,具有进一步研究和推广的潜力. 展开更多
关键词 薄膜自由振动 有限元分析 三角形膜单元 形函数
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