声功率灵敏度分析揭示了结构振动引起的辐射声功率与结构设计变量之间的关系。通过利用声辐射模态模型来处理声辐射环节,利用有限元振动模型来处理结构振动环节,从而提出一种新的声功率灵敏度求解方法。在带障板的加筋板声辐射模型中,采用较常用的瑞利积分模型处理辐射环节的方法对其进行了验证。最终验证了该方法的可行性。

利用非完整的模态响应信息进行损伤识别,通常归结为一个基于模态参数匹配的优化问题,较多的待识别参数将导致优化反问题计算规模过大以及识别结果非唯一性等问题。本文提出了基于误差函数灵敏度分析的新的参数更新策略。该方法将少数优势单元参数的提取与单元参数参考值的改进结合起来,实现逐次扩增的参数分组过程,每一步所采用的优化反问题中,只求解较小规模的优化问题。基于所建立的参数识别方法,数值仿真结果显示所采用的模型更新方法可以有效处理稀疏的有噪音测试数据,具有较稳健的识别性能。

以某型飞机起落架收放机构为研究对象,考虑载荷与抗力的随机性和时变性,采用时变全局可靠性灵敏度分析理论,研究了各输入随机因素对起落架收放机构时变可靠性的影响大小和作用机理。首先利用MATLAB与ADAMS的联合仿真得到各输入变量样本值对应的输出响应值,结合神经网络与自适应Kriging模型构建极限状态函数的代理模型,在此基础上采用抽样方法实现收放机构的时变可靠度及其时变全局可靠性灵敏度的计算。

保证机床设备的加工精度是实际生产过程中最为重要的目标。立柱作为机床主要零部件,在保证加工精度的情况下,减轻立柱自身重量,降低制造成本也是必要的。立柱的静、动态性能直接决定着立柱结构影响的加工精度。采用灵敏度分析和结构优化设计相结合的方法,以某型号加工中心立柱的静、动态性能不降低,立柱自身质量减轻为优化目标进行分析,同时找到立柱结构中较敏感的若干参数。由于优化目标和优化参数较多,导致计算量大幅增加,所以采用受问题条件限制的影响较小、适应性能强的蒙特卡罗法进行计算分析。分析结果显示,立柱结构的静、动态性能保持基本不变,自身质量明显降低。优化分析结果表明,灵敏度分析和结构优化设计相结合的方法能快速有效的找到敏感参数,对于控制静、动态性能,降低立柱质量是很有效的。

针对机床立柱优化问题,提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用拉丁立方试验的设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行数值模拟,建立了立柱最大变形、一阶固有频率及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到了Pareto最优解集。实验结果表明与原先的设计方案相比,优化后的立柱质量减轻了7.2%,最大变形量和前六阶固有频率有不同程度的改善。该文所提出的方法较适用于机床及类似复杂结构的参数优化设计。

机床各零部件几何误差是影响机床精度的主要因素,识别各项几何误差对机床精度的灵敏度可以为机床精度分析提供理论依据与参考。基于多体系统和线性响应面法,提出了一种对机床精度解析模型的灵敏度识别方法。以一台5轴卧式数控铣床为例,对提出的模型和算法进行了应用,首先建立机床的几何精度模型,利用插值抽样技术提取模型样本点,从而构造机床的几何精度线性响应面模型,通过计算与分析该模型的敏感度系数,从而识别出机床的关键性几何误差。计算示例表明,该方法可以有效计算出机床各项几何误差的敏感度系数,对于机床几何误差参数较多且各项误差耦合关系复杂时有一定的适用性。

针对频响函数法在辨识固定结合部参数时由于实验噪声引起的不适定问题,提出对结合部模型中各参数单独分析、单独辨识的方法。利用频响函数法建立固定结合部模型,辨识模型参数时先通过遗传算法寻优得到的结合部参数作为初值,仅改变其中某一参数的大小对整体结构进行模态分析,确定该参数在每一阶模态处的灵敏度。在最灵敏的模态处辨识该参数,以此类推辨识出所有结合部参数。仿真与实验结果表明,采用该方法辨识的结合部参数所预测的整体结构的频响函数曲线与实验测试的频响函数曲线的一致性较好,结合部参数辨识结果具有较高的精度。

针对立式加工中心滑座的动态特性直接影响整机的加工精度等问题,以某型号加工中心为研究对象,采用有限元分析和试验分析相结合的方法,进行静动态特性分析。利用SolidWork软件进行三维模型的建立,使用Ansys Workbench软件对该加工中心进行动态特性分析,对关键尺寸进行灵敏度分析,选择对滑座性能影响较大的尺寸进行优化设计。采用遗传算法对不同的优化目标进行优化,最终得到优化后的加工中心滑座的前四阶固有频率和总质量有了明显改善,提高了机床加工的精确度。

建立了6自由度工业机器人的有限元模型，通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析，得到模态参数、振动位移和应力云图，确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力，并以此作为优化目标，对主要结构参数进行灵敏度分析，得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数，从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后，以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计，得出了最优方案。分析表明，经过该动态优化方法，工业机器人质量仅增加0.3%，薄弱环节最大等效应力降低了22.8%，一阶固有频率增长了8.5%，保证质量基本不变的前提下，改善工业机器人结构的动态特性和力学性能，为工业机器人动态优化设计提供理论依据。

国内对起重机的研究多以许用应力法为主,而最新的起重机设计规范提出了极限状态法,以载荷系数、材料强度系数和工作条件系数取代单一的安全系数,使得设计更加准确可靠。对32/5t桥式起重机葫芦式小车架端梁进行轻量化设计,通过ANSYS APDL建立端梁参数化模型并在不同工况下进行有限元静力学分析;对端梁几何尺寸进行灵敏度分析,分析出对其质量影响较大的几何尺寸作为设计变量;在满足设计要求的同时,对端梁进行优化设计,得到端梁质量最轻的设计方案,将其质量减轻了14.5%,为起重机金属结构轻量化研究提供了科学依据。