阐述了子结构模态综合法的分析步骤和改进Craig-Bampton模态综合法,基于Virtual.Lab Motion的刚柔耦合多体动力学分析流程,建立了将某卫星成像仪主体结构作为柔性体的刚柔耦合动力学模型。对模型施加随机、正弦扫频和冲击三种激励,并分别进行各工况下的强度分析,通过结构等效应力云图判断结构最大应力位置,并校核结构强度。在此基础上,基于模态参与因子对主体结构进行优化,结果表明,优化后的结构最大应力位置不变,等效应力大幅降低,满足强度要求。

为获得高性能的多组件连接结构件,需要利用优化设计方法确定组件间连接的最优位置。使用降阶模型(ROM)可以大幅降低计算成本,满足优化过程中多次重分析的需要。将Craig-Bampton(CB)方法与本征正交分解(POD)结合,利用POD构造参数变化组件的缩减基函数集合,通过组件的本征正交模态(POMs)获得子结构的降阶变换矩阵,结合动态子结构装配技术,获得整体结构的降阶模型(PCB-ROM)。算例验证结果表明,PCB-ROM的计算效率大大优于传统的CB-ROM,并且能够正确反映子结构参数变化导致的整个结构力学特性的变化,具有良好的计算精度和适用性,可以替代复杂的有限元模型,用于优化设计。

风扇驱动齿轮箱具有结构复杂,系统动力学分析困难的特点。通过对齿轮箱零部件的模态分析和敲击模态试验,验证了零部件级模型的准确性。再通过外啮合的子系统级动态响应分析和性能试验对比分析,验证子系统结构的分析合理性。最后,通过模态综合法,将各子系统统一到内啮合系统中进行动力学响应计算,并与试验数据进行分析验证。明确各环节的分析验证要点,逐级迭代。建立一套从部件级到子系统级,最后到系统级的理论分析与试验验证的系统级分析方法,为今后复杂系统的参数敏感度分析和模态识别等提供指导和帮助。

根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法（超单元间接法）.该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.

本文将具有回转机构的系统作为复杂柔性耦合系统进行研究,采用子结构导纳法和模态综合法进行分析,并在结构声传递路径方面引入带有耦合项的六自由度多维柔性连接刚度矩阵.以齿轮箱类系统为特例研究了在齿轮边缘平面力的作用下,系统的功率流传递路径中各方向力之间的耦合关系,尤其是引起箱体横向振动的功率流传递特性.为该类系统的噪声振动控制提供了理论分析基础.

由于车辆行驶状况复杂多样,传统静态工况无法复现各类恶劣路况下后底盘转向节真实应力,因此在利用MotionView建立整车刚柔耦合多体动力学模型的基础上,将后转向节利用柔性体进行模拟;在进行虚拟试验场仿真分析的同时采用模态综合法计算结构动应力,得到后转向节最高应力位置及发生时刻.仿真结果与整车道路试验结果的对比表明仿真方法准确.

基于模态综合技术提出了适用于求解柔性多体系统斜碰撞问题的动力学建模方法,将离散的碰撞物体分为碰撞区域和非碰撞区域,对于非碰撞区域采用子结构方法进行模态缩减,在保证求解精度同时能有效提高计算效率。用罚函数模型和修正库伦摩擦模型分别对法向和切向碰撞进行建模,考虑钢杆和PVC圆盘的接触碰撞系统,在考虑摩擦的斜碰撞工况下分别采用电阻应变片和3D-DIC测量技术测量圆盘表面指定点的应变响应和速度响应,通过理论和实验结果对比验证了碰撞动力学模型和摩擦模型的准确性,同时研究了相对速度的变化对摩擦因数的影响。