通过直接求解均匀薄壁梁单元弯扭耦合振动的运动偏微分方程,推导其自由振动时的精确动态传递矩阵.采用考虑翘曲影响的Bernoulli-Euler梁理论,且假定薄壁梁单元的横截面是单对称的.动态传递矩阵可以用于计算薄壁梁集合体的精确固有频率和模态形状.针对两个薄壁梁算例,采用自动Muller法和结合频率扫描法的二分法求解频率特征方程,并讨论翘曲刚度对弯扭耦合Bernoulli-Euler薄壁梁固有频率的影响.数值结果验证了本文方法的精确性和有效性,并指出翘曲刚度可以显著改变薄壁开口截面梁的固有频率.

本文首先对环境激励下模态识别方法进行了综述,对目前的几种识别方法的原理、识别精度及适用条件进行了论述,并比较了这些方法各自的特点,参照国内外最新文献,提出环境激励下模态参数识别方法需解决的关键问题及研究发展方向.

有限元模型的动力缩聚法已被广泛地应用到大阶系统的特征分析、试验－分析模型的相关分析等领域中。本文从逆迭代法出发，导出了一种有限元模型动力缩聚迭代方法。该方法具有三个显著的优点：其一是收敛速度远远超过现有的动力缩聚迭代法；若干是该迭代法收敛的可以从理论上得到保证，其三是由于没有必要的在每次迭代中都去计算降阶系数的刚度矩阵、质量矩阵和特征问题，因而可减少计算工作量，尤其在主自由度数较大的情况下。

本文采用直接输入实验获得的加速度作为激励，推导了冲击响应的力学模型和计算公式。对箱装体和机组模型进行实验模态分析，并和计算结果进行了比较。

提出具有负刚度特性的欧拉屈曲梁结构并分析其静态特性,将负刚度机构和线性隔振器并联使用,设计准零刚度隔振器。如果隔振器的载荷选用得当,系统将在零刚度点平衡,若载荷发生改变,系统平衡点将偏离零刚度点。考虑载荷的影响,对零刚度隔振器进行动态建模,并采用谐波平衡法求解准零刚度隔振器的响应。定义准零刚度隔振器平衡点不在刚度零点时系统的力传递率,分析激励幅值和载荷对隔振器性能的影响并和线性隔振器的性能进行比较。结果表明,所设计的零刚度隔振器具有低频隔振效果,其响应和隔振性能受到激励幅值和载荷的影响,可以使系统的特性从单纯的渐硬刚度向渐软刚度以及渐软-渐硬刚度混合的特性改变,并显著改变系统的传递性能。

提出了一种区域分解法来分析不同边界条件下环肋骨圆柱壳-圆锥壳组合结构的振动特性。首先把组合壳体分解为自由的圆柱壳、圆锥壳段;视环肋骨为离散元件,根据肋骨与圆柱壳段之间的变形协调条件,将肋骨的动能和应变能附加于圆柱壳段能量泛函中。然后基于分区广义变分和最小二乘加权残值法将所有分区界面的位移协调方程引入到组合壳体的能量泛函中。圆柱壳段、圆锥壳段位移变量的周向和轴向分量分别采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开。以自由-自由、自由-固支和固支-固支边界条件的环肋骨组合壳体为例,采用区域分解法分析了其自由振动及在不同激励下的振动响应。通过与有限元软件ANSYS结果进行对比,发现两种方法计算结果非常吻合,验证了区域分解方法的计算精度和高效性。

基于Reissner薄壳理论，采用区域分解法分析了不同边界条件下圆锥壳-圆柱壳-球壳组合结构的自由振动。首先在壳体连接处将组合壳体分为独立的圆锥壳、圆柱壳和球壳，并将各个子壳体沿旋转轴线分解为若干自由壳段；然后将所有壳段分区界面（包括边界界面）的位移协调方程通过分区广义变分和最小二乘加权残值法引入到组合壳体的能量泛函中；最后将壳段位移场变量的周向分量和轴向分量分别以F0urier级数和chebyshev多项式展开，通过变分后得到整个组合壳体的离散动力学方程。将区域分解法计算结果与有限元软件ANsYs计算结果进行对比，验证了区域分解法在分析圆锥壳一圆柱壳一球壳组合结构自由振动的正确性和计算精度，并分析了组合壳体长径比及厚径比对自由振动频率的影响。

螺旋桨推进轴系中水润滑轴承-轴颈摩擦诱导异常振动、噪声是制约舰艇隐身性能的重要因素,研究其成因机制和影响规律对于识别和有效控制异常振动、噪声具有重要价值。为此,从非线性摩擦和轴系整体动力学耦合的角度对螺旋桨推进轴系摩擦诱导振动问题进行分析。采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型描述轴承-轴颈的动摩擦特性,考虑非线性摩擦-扭转振动-横向振动的耦合作用,在此基础上利用Hamilton原理和有限元法建立连续轴系的非线性动力学方程。运用Newmark-β法和Newton-Raphson迭代相结合的方式求解并获取系统非线性动力学响应,分析动摩擦特性及弯-扭耦合作用对轴系摩擦诱导振动的影响规律。结果表明,相较于纯扭转系统,弯-扭耦合系统更容易产生摩擦自激振动。除轴承-轴颈摩擦特性外,不稳定的弯曲模态同样为耦合系统摩擦自激振动的重要成因。 ...

高超声速飞行器在巡航和再入过程中,面临着严酷的气动力和热载荷复合环境。梁结构作为飞行器的基本构件,掌握它的气动热弹性动力学特性是开展其动态化设计及优化的基础。以多孔FGM梁为研究对象,应用超声速活塞理论和热弹性理论考虑气动力和热载荷的影响,基于一阶剪切变形理论和von-Karman大变形理论,根据能量法建立了一般约束边界下多孔FGM(functionally graded material)梁的气动热弹性非线性动力学模型,并利用Newmark法联合牛顿迭代法求解系统的动力学响应。通过将该模型计算所得的结果和文献结果对比,验证了该方法的准确性。在此基础上,通过数值算例分析了边界约束、FG材料指数、温度和孔隙率等参数对FGM梁动力学特性的影响规律。研究结果将为多孔FGM梁的动态化设计及优化提供理论参考依据。

基于液压节流耗能原理，提出一种并联结构的液压冲击波形发生器，其设计思想是采用缝隙和小孔节流产生的阻尼来吸收消耗高速运动负载的动能，并对其紧急制动以获得设定的加速度波形；通过对波形发生器各部件的运动和内部流体动态特性的分析，建立了波形器工作机理的数学模型，其数值仿真结果表明发生器的设计在原理上是可行的，可方便地通过调节节流口的等效直径来改变制动过程中冲击波形的脉宽和幅值，从而满足不同的冲击试验要求．