以ANSYS作为分析平台，对考虑应力剐化效应的旋转轮盘模态特性进行深入研究，揭示不同工作转速下旋转轮盘模态频率和振型变化规律．研究结果表明：当轮盘转速在一定范围内变化时，模态频率随着转速增加而增大，增加值与转速的平方成正比．在此基础上，引入频率影响系数的概念，提出了计算动模态频率的简化公式，并给出了适用范围．研究表明，在一定条件下，随着转速的提高，旋转轮盘的第1阶振型就可能发生变化．

本文应用Monte-Carlo随机有限元方法进行了随机结构系统的模态频率与随机物理参数的相关分析.数值试验表明,在一定的变异范围内(δ＝1%～30%),随着物理参数变异性增大,模态密集程度降低,模态频率与随机物理参数互相关系数发生变化.

提出将模态频率和有效模态质量构造的残差作为遗传算法的目标函数进行结构动力学有限元模型修正的方法。有效模态质量不但可以为结构动力学响应分析提供一种判断模态贡献程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了有效模态质量的概念和基于遗传算法的结构动力学模型修正理论,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示,模型修正后参数最大误差为-0.062%,不管是在修正频段内还是修正频段外,频率和有效模态质量的均方误差都小于0.025%。研究表明,使用有效模态质量和遗传算法的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。

应用有限元模态分析方法,对科里奥利质量流量计(CMF)单直管简化模型进行了模态分析.为了考察CMF套管和支承管等对模态的影响,对单直管CMF整体模型,依据其轴对称结构特点,利用现成的二维CAD视图,导入到Marc中旋转生成三维模型,进行模态分析.采用Lanczos法求解模态.最后研究了支承类型对测量管模态的影响,计算结果表明,边界条件不同,模态频率变化很大.

为研究气动阻尼对输电塔的风致效应影响,设计了1:40的输电塔气弹模型,分别在B类地貌风场和台风风场中开展了气弹模型的风洞试验,获得了单塔与塔线体系下的风致加速度响应时程数据.综合采用EMD分解、HHT变换与RDT法,识别了输电塔线结构的动力特性与气动阻尼.研究结果表明,该方法能较好地识别结构的动力特性;两类风场下气动阻尼随风速的提高而增大,气动阻尼亦随来流湍流的增大而增大;挂线后结构模态频率降低,气动阻尼与总阻尼增大.

针对螺栓组布局的不确定性对航空发动机机匣螺栓连接板模态频率的影响,研究螺栓连接板抗共振最优布局方法。基于ABAQUS软件和Python编程开发螺栓连接板的参数化模型;基于参数化模型,修改螺栓组布局的角度和半径,探讨布局变化对螺栓连接板模态频率的影响;基于布局角度和半径变化对模态频率的影响机制,提出一种螺栓连接板抗共振最优布局方法。结果表明:螺栓布局变化对螺栓连接板模态频率有一定的影响,而且各阶模态频率对螺栓布局敏感程度不同,某些阶次模态频率对螺栓布局很敏感,变化程度可达1.2%;随着螺栓布局的角度和半径的增大,某些阶次模态频率呈现出波峰波谷式有规律且周期性的变化,从避开结构共振的角度看,存在最优布局。研究结果为螺栓连接板的抗共振最优布局提供了参考。

针对静态多工况刚度和动态振动频率为目标的多目标优化问题,对广义平均距离公式做了研究,并且将其理论应用在结构多目标优化问题中。通过对平均距离公式中的变量赋予不同的参数,最终灵活地构建出不同的目标函数数学模型;采用加权平均的方法确定刚度和频率的综合目标函数。通过一个实例对其建立的目标函数进行验证,并将在随机抽出的四种目标函数在结果上做了简单对比。研究结果表明,采用目标函数一和目标函数四使第一阶固有频率增加了11.22%,采用目标函数二和目标函数三分别使第一阶固有频率提高了24.02%和22.98%,同时优化后各工况的最后的柔度数值结果基本相同,从而说明了广义平均距离公式思想在构建多目标结构优化数学模型上的可行性和灵活多变性。

针对行星齿轮箱模态试验下多自由度、低频、密频的模态参数识别问题,提出一种将经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)与能量算子(Energy Operator,EO)相结合的模态参数识别方法。为了定阶模态和满足能量算子对单分量的要求,采用EMD方法将振动信号分解成多个固有模式函数(Intrmsic Mode Fimction,IMF)。对各个IMF利用高阶能量算子估算频率,计算各IMF与原信号的相关性并根据频率判断阶次及去除虚假分量。由于阻尼比本质就是反映能量衰减,而能量算子能够追踪系统能量,结合二者提出半周期能量算子法估算模态阻尼比。分析了仿真信号和模态试验信号,并与传统方法进行对比分析,实验结果表明,该方法能有效提取行星齿轮箱各阶次的模态参数,验证了方法的有效性与可行性。