波前重构是主动光学的关键技术之一，分析了薄镜面的自由谐振模态振型的特点，以其为底基函数，拟合了薄镜面主镜的变形。首先，用有限元方法给出了主镜的前10阶模态振型图，把它们的RMS值归一化为1000nm，对比分析了主镜模态振型和Zernike多项式在圆域内的径向变特点。利用模态振型在环域内的正交性和完备性，采用最小二乘法拟合主镜变形，并与环域内的Zernike多项式拟合结果做了对比。分析结果表明，自由模式可以拟合波前变形，采用相同项数拟合主镜变形时，模态振型拟合主镜变形可以获得更小的残余误差。

讨论了利用Zernike矩描述对称结构模态振型的方法,通过对结构的模态振型数据进行Zernike矩变换,将其分解成一系列Zernike矩的线性组合,而每一个Zernike矩反映模态振型的一部分形状特征。不同特征矩的线性组合,可以代表各阶模态的振型。在此基础上进一步提出了确定Zernike多项式最高阶数的方法,并讨论了Zernike矩描述对称结构模态振型的方法及其去噪声的能力。通过对简单圆盘结构的仿真实例研究,验证了应用Zernike矩描述对称结构模态振型的优越性。结果表明：利用Zernike矩描述对称结构的模态振型可以更有效地描述对称结构的模态,包括重模态,同时还能有效地消除测试数据中噪声的影响,对进一步实现对称结构有限元模型修正和模型确认具有重要的应用价值。

为了提高大口径薄镜面望远镜主镜在不同俯仰角度的支撑面形精度,采用模态振型模式定标实时对主镜面形进行了主动校正。针对口径为620mm,厚度为18mm,底支撑采用36点主动支撑,侧支撑采用6点切向被动支撑的薄镜面主动支撑系统,分析了主镜自由振动时的模态振型;在进行主动校正前将其前10阶模态振型的RMS值归一化为1 000nm,定标出相应的校正力;分析了不同俯仰角下主镜面形的变化,并采用最小二乘法用模态振型为底基函数拟合了主镜面变形,求解出主动校正力;对比校正面形和原始面形的关系,在二次主动校正之后分析了拟合残差和校正残差的关系。最终校正结果显示,主镜竖直放置时,用最大2.23N的校正力可将其面形RMS从27.62nm校正到12.95nm;主镜水平放置时,用最大0.59N的校正力可将其面形RMS从7.68nm校正到2.84nm。得到的结果验证了采用模态振型校正主镜面形的...

在航空领域,将翼面载荷准确施加到结构有限元模型上是有限元响应计算的必要步骤之一,但计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)得到的气动载荷通常无法直接施加至有限元模型。目前翼面载荷的转换计算方法依然存在计算效率不高的问题。由于翼面载荷分布具有连续、光滑的特点,理论上可用合理的基函数加权叠加进行拟合。本文试用模态振型作为基函数拟合载荷,先针对气动与结构两种网格构建同一翼面的两个结构模型,这两个结构模型理论上具有相同的模态。再用气动网格构建的翼面模型的模态振型作为基函数,并基于模态截断理论近似拟合CFD端的翼面载荷,得到拟合函数的权系数。最后,利用该权系数并根据结构网格构建的翼面模型的模态振型,拟合得到气动性能计算和有限元法(finite element method,FEM)端的翼面载荷。通过一个算例进行计算验证,以合...

为了研究流体激励力对螺旋离心泵转子系统动力学响应的影响,以一台单叶片螺旋离心泵为研究对象,利用CFX14.5对泵的内部流场进行了非定常计算,得到了不同流量工况下叶轮所受的径向力随时间的变化情况.建立了转子系统的有限元模型,对转子的临界转速和振型进行了分析,研究了以不同流量工况下的径向力作为外部激励时,转子系统的瞬态响应.结果表明不同流量工况下,叶轮的径向力均呈周期性变化,周期和叶轮旋转的周期相同;径向力可以分解为恒定量和脉动量,随着频率的增加,脉动峰值逐渐减小;在设计转速下,转子系统不会发生共振;当考虑径向力的作用时,叶轮上监测点处的径向位移呈现复杂的周期性变化,径向力的频率成分会在振动过程中体现出来.

模态跃迁会导致人字齿轮功率二分支传动系统的动力学特性剧烈变化,因此,在该类系统的动态设计过程中,必须对模态跃迁现象进行分析。建立了人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动模型和扭转自由振动微分方程,通过分析计算系统扭转振动固有频率和模态振型,将人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动模式归纳为耦合振动模式和分支齿轮振动模式两类模态振型。在此基础上,研究了人字齿轮功率二分支传动系统扭转振动的模态跃迁现象,确定了系统扭转振动固有频率轨迹发生模态跃迁现象的准则:对于耦合振动模式和分支齿轮振动模式,不同类型模态振型之间不会发生模态跃迁,同类型的模态振型之间将会发生模态跃迁。最后,通过实例计算验证了所提出模态跃迁准则的准确性。

文中采用流固耦合方法建立了水轮机固定导叶水下动态特性分析的力学模型,系统地研究了水域尺寸对固有频率计算结果的影响,并定量地给出了水域模型的选择方法。研究表明,固定导叶在水下的模态振型与空气中基本一致,不同阶次的固有频率下降系数有所不同,且下降系数具有非线性的特点。

为了确保某型号电站母线筒在工作环境下具有良好的动态性能,文中针对卡门漩涡原理对风载频率进行计算,并分析计算了不同形式母线筒的固有频率,最终考虑风载对其固有频率的影响。

以国产超临界600MW汽轮机组的振动特性为研究目标,通过有限元方法建立低压转子的三维动力学模型,计算转子各阶临界转速及相应的模态振型.进而考虑低压转子支承刚度随转速的变化关系,对支承刚度进行修正,分析这种变化对低压转子固有特性的影响.在此基础上考虑转子中部存在较大不平衡量的情况,计算转子轴振随转速的变化关系,分析这类不平衡对轴系动力学响应特性的影响,从而为汽轮机组的振动故障诊断及排故提供理论支持.

基于有限元分析软件ANSYS对一种具有特殊结构形式的离心泵压水室进行了模态计算分析,获得了无预应力和有预应力两种状态下压水室的前6阶固有频率和模态振型。分析结果表明：侧壁式压水室的各阶固有频率均远离主要激励频率,可有效避免共振的发生;压水室的变形主要发生在进口法兰端和扩散段,可相应增加两处的刚度以优化压水室的振动特性;有预应力状态下压水室的各阶固有频率较无预应力状态下出现约1%的增幅,2种状态下压水室的变形方式基本一致。分析结果为带有侧壁式压水室离心泵的安全运行和结构优化提供了一定的理论指导。