循环对称结构的多尺度拓扑优化方法 被引量：6

1

作者 张卫红 徐仕杰 朱继宏 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期512-522,共11页

研究了循环对称结构多尺度拓扑优化问题,阐明了均匀化等效性能的基本性质,提出了循环对称单胞的特征参数概念,建立了均匀化映射计算方法,构造了等效性能的三元参数插值模型,有效简化了不同特征参数、微结构构型与体分比下的单胞均匀化... 研究了循环对称结构多尺度拓扑优化问题,阐明了均匀化等效性能的基本性质,提出了循环对称单胞的特征参数概念,建立了均匀化映射计算方法,构造了等效性能的三元参数插值模型,有效简化了不同特征参数、微结构构型与体分比下的单胞均匀化等效过程。通过微结构的特征驱动建模与B样条参数化,克服了微结构拓扑优化变量多和变量离散难以保证其光滑连接的问题。给出了典型数值算例,比较了等比例排列单胞与等间距排列单胞对结构优化结果的影响,验证了多尺度优化方法的有效性。 展开更多

关键词 拓扑优化 循环对称结构 均匀化方法 微结构参数化 B样条

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循环对称结构随机子空间法模态分析及验证 被引量：1

2

作者 褚志刚 刘心 +1 位作者 夏金凤 姜勇 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期631-634,共4页

为探究仅基于响应测量的随机子空间法能否准确识别循环对称结构的重根模态,以制动盘为例,分别对其进行基于随机子空间法的模态分析及传统的试验模态分析,并提取了相应的模态参数,结果显示二者前9阶固有频率最大误差仅为0.66%,且振型吻... 为探究仅基于响应测量的随机子空间法能否准确识别循环对称结构的重根模态,以制动盘为例,分别对其进行基于随机子空间法的模态分析及传统的试验模态分析,并提取了相应的模态参数,结果显示二者前9阶固有频率最大误差仅为0.66%,且振型吻合。表明仅基于响应测量的随机子空间法同样适用于循环对称类结构的模态分析。 展开更多

关键词 模态分析 随机子空间法 重根模态 循环对称结构

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求解循环对称结构特征值问题的新方法 被引量：1

3

作者 赵宁 方宗德 刘更 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第6期906-909,共4页

利用结构循环对称的特点 ,提出一种求解循环对称结构特征值问题的新方法。该方法通过构造伪单元 ,可以方便地引入结构的循环对称条件和复约束条件 ,实现循环对称扇区复约束刚度阵和复约束质量阵的变换 ,避免复数运算和扇区级满阵存储 ,... 利用结构循环对称的特点 ,提出一种求解循环对称结构特征值问题的新方法。该方法通过构造伪单元 ,可以方便地引入结构的循环对称条件和复约束条件 ,实现循环对称扇区复约束刚度阵和复约束质量阵的变换 ,避免复数运算和扇区级满阵存储 ,使计算以实数形式在单元级进行。该方法能通过任意一个循环对称扇区的有限元模型求解完整循环对称结构的特征值问题 ,可以大量减少计算工作量 ,极大地提高计算机的解题能力和计算效率。 展开更多

关键词 循环对称结构 特征值问题 伪单元 有限元法

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循环对称结构静态与动态分析方法 被引量：1

4

作者 赵宁 刘更 刘恩泽 《机械设计》 CSCD 北大核心 1995年第12期49-52,共4页

循环对称结构静态与动态分析方法赵宁，刘更，刘恩泽（西北工业大学）１引言航空航天、石油化工、电力核能等许多领域中，有许多结构是由一个基本“扇形”段沿周向重复Ｎ次组成，这类结构统称为旋转周期结构（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙ... 循环对称结构静态与动态分析方法赵宁，刘更，刘恩泽（西北工业大学）１引言航空航天、石油化工、电力核能等许多领域中，有许多结构是由一个基本“扇形”段沿周向重复Ｎ次组成，这类结构统称为旋转周期结构（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌｙｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ... 展开更多

关键词 机械设计 循环对称结构 静态分析 动态分析

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三维循环对称结构的多目标多约束拓扑优化算法研究 被引量：3

5

作者 王全国 王三民 袁茹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期425-429,共5页

利用循环对称特性建立三维循环对称结构的多目标多约束拓扑优化算法。基于子结构法原理,将三维循环对称结构转化为一个扇形子块,建立在应力和位移约束下强度、刚度和频率的多目标函数拓扑优化模型,采用罚函数法与遗传算法结合,形成多目... 利用循环对称特性建立三维循环对称结构的多目标多约束拓扑优化算法。基于子结构法原理,将三维循环对称结构转化为一个扇形子块,建立在应力和位移约束下强度、刚度和频率的多目标函数拓扑优化模型,采用罚函数法与遗传算法结合,形成多目标多约束拓扑优化算法。在拓扑优化算法中,采用个体相似控制以使初始种群的个体遍布整个可行解的空间,采用混合选择法以增加种群的多样性并提高运行效率,采用最优保存策略以保证算法的收敛性。同时对适应度函数做可调的非线性变换,以提高遗传算法的收敛速度。另外在遗传算法的进化过程中,引入了多样性策略,去除重复的个体,增加新的个体,扩大解的搜索范围。算例结果表明,文中所建立的算法是合理、有效的,且可用于循环对称结构的初始方案设计。 展开更多

关键词 三维循环对称结构 拓扑优化 遗传算法 子结构法 多样性策略

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循环对称结构模态对失谐的敏感性研究 被引量：1

6

作者 孙卫东 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第9期1171-1174,共4页

循环对称结构模态会因失谐而产生严重的局部化现象,并导致结构振动响应幅值增大。笔者基于循环对称结构的集中参数模型,利用模态局部化程度的量化分析法,以及Monte Carlo统计法,仿真分析了循环对称结构模态对随机失谐的敏感性,研究总结... 循环对称结构模态会因失谐而产生严重的局部化现象,并导致结构振动响应幅值增大。笔者基于循环对称结构的集中参数模型,利用模态局部化程度的量化分析法,以及Monte Carlo统计法,仿真分析了循环对称结构模态对随机失谐的敏感性,研究总结了系统参数,特别是失谐强度和耦合强度对循环对称结构模态局部化程度的影响规律。 展开更多

关键词 循环对称结构 模态 失谐敏感性 局部化

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具有循环对称特点的耦合结构振动特性分析

7

作者 蔺彦虎 赵宁 彭艳军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期68-74,共7页

利用一些循环对称结构件经耦合后仍呈现循环对称的特点进行耦合结构的振动特性分析,以节约计算时间和计算资源。应用Weierstrass-Mandelbrot分型模型结合赫兹接触理论求解了耦合结构接触面的切、法向刚度,再用商业有限元软件导出了各结... 利用一些循环对称结构件经耦合后仍呈现循环对称的特点进行耦合结构的振动特性分析,以节约计算时间和计算资源。应用Weierstrass-Mandelbrot分型模型结合赫兹接触理论求解了耦合结构接触面的切、法向刚度,再用商业有限元软件导出了各结构件的刚度及质量矩阵,并通过扩维来组装耦合扇区的刚度矩阵;应用弹簧元模拟了接触面的切、法向刚度;对耦合结构施加复约束条件,用MATLAB开发出利用结构单扇区求解耦合结构振动特性的计算流程。将该流程应用于航空弧齿锥齿轮-阻尼碗耦合结构振动特性的求解,并与耦合结构的整体有限元模型计算结果进行了对比,结果表明:开发的计算流程在保证准确性的前提下,可以高效率地完成结构振动特性分析,计算误差控制在1%之内,运算时间节省了67%以上,同时可以有效节约存储资源。另外,通过对航空锥齿轮-附加阻尼碗的振动特性分析得知,该耦合结构增加了以阻尼碗振动为主振型的特征频率,在后续的结构减振或频响计算时应引起足够重视。 展开更多

关键词 耦合结构 循环对称结构 振动 特征值 复约束

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结构动力修改的循环对称摄动新方法

8

作者 赵宁 方宗德 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期7-10,共4页

利用结构的循环对称特性 ,以矩阵摄动理论和复约束法、伪单元法为基础 ,提出结构动力修改的循环对称摄动新方法 ,通过对循环对称扇区模型的分析获得整个循环对称结构特征值和特征向量的变化 ,大规模减少了这类结构动力修改的计算工作量 ... 利用结构的循环对称特性 ,以矩阵摄动理论和复约束法、伪单元法为基础 ,提出结构动力修改的循环对称摄动新方法 ,通过对循环对称扇区模型的分析获得整个循环对称结构特征值和特征向量的变化 ,大规模减少了这类结构动力修改的计算工作量 ,大大提高了计算效率。算例证明方法正确、有效、简捷。 展开更多

关键词 结构动力修改 循环对称结构 矩阵摄动 特征值 特征向量 有限元法

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具有对称循环结构的大系统Riccati方程的求解(英文) 被引量：4

9

作者 黄守东 张嗣瀛 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期75-81,共7页

本文研究了具有对称循环结构的大系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题．结果表明，这类系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题可以简化为求解＋1个独立的低阶方程．做为一个应用，这类系统的二次型最优控... 本文研究了具有对称循环结构的大系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题．结果表明，这类系统的代数Riccati方程和Lyapunov矩阵方程的求解问题可以简化为求解＋1个独立的低阶方程．做为一个应用，这类系统的二次型最优控制问题和鲁棒二次型最优控制问题也可以简化； 展开更多

关键词 大系统 对称循环结构 RICCATI方程 最优控制

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具有对称循环结构的广义大系统最优控制 被引量：2

10

作者 姚波 张庆灵 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期416-419,共4页

考虑具有对称循环结构的广义大系统的最优控制设计问题·基于Riccati方程和Lyapunov方程的解与许多控制问题密切相关,研究了具有对称循环结构的广义复杂大系统的Lyapunov方程与Riccati方程的求解问题;利用具有对称循环结构的广义大... 考虑具有对称循环结构的广义大系统的最优控制设计问题·基于Riccati方程和Lyapunov方程的解与许多控制问题密切相关,研究了具有对称循环结构的广义复杂大系统的Lyapunov方程与Riccati方程的求解问题;利用具有对称循环结构的广义大系统的特殊结构,提出了对具有对称循环结构复杂大系统Lyapunov方程与Riccati方程的求解问题,可以简化为一些低阶系统Lyapunov方程与Riccati方程求解问题·利用Riccati方程的解解决了这类系统最优控制问题· 展开更多

关键词 广义大系统 对称循环结构 黎卡堤方程 线性最优控制 李亚普诺夫方程

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具有对称循环结构线性大系统的分散镇定特征

11

作者 金朝永 张湘伟 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第8期787-795,共9页

　研究一类具有对称循环结构的连续和离散线性大系统的分散镇定特征,充分利用对称循环的特点,建立了判断这类系统可分散镇定的充分条件·　在连续情形下,通过引进耦合结构模这一概念,揭示了这类系统分散镇定的重要特征,这就是当整... 　研究一类具有对称循环结构的连续和离散线性大系统的分散镇定特征,充分利用对称循环的特点,建立了判断这类系统可分散镇定的充分条件·　在连续情形下,通过引进耦合结构模这一概念,揭示了这类系统分散镇定的重要特征,这就是当整个系统的耦合结构模给定之后,系统的分散镇定特性可以完全由各孤立子系统的结构所决定·　这表明在这类系统的实际设计中,不管系统内中各子系统之间的耦合结构多么复杂,只要按一定的条件适当设计或修正各孤立子系统的结构参数,就能使所设计的大系统具有分散镇定特征,并提供了相应的分散镇定算法·　对离散情形也进行了讨论,结果表明。 展开更多

关键词 线性大系统 分散镇定 对称循环结构 耦合结构模 Ricatti方程

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对称循环组合系统的几个控制问题 被引量：6

12

作者 黄守东 张嗣瀛 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期478-482,共5页

研究了对称循环组合系统的输出调节问题和不确定对称循环组合系统的二次稳定性和二次稳定化问题．结果表明，由于对称循环组合系统结构的特殊性，它的输出调节问题可以转化为一些低队系统的输出调节问题．而不确定对称循环组合系统的二... 研究了对称循环组合系统的输出调节问题和不确定对称循环组合系统的二次稳定性和二次稳定化问题．结果表明，由于对称循环组合系统结构的特殊性，它的输出调节问题可以转化为一些低队系统的输出调节问题．而不确定对称循环组合系统的二次稳定性可以通过考察若干个低阶系统的二次稳定性来判断，且其稳定化控制律也可以通过低阶系统的稳定化控制律来构造． 展开更多

关键词 组合系统 对称循环结构 最优控制

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一类对称循环组合系统的模型参考自适应控制 被引量：2

13

作者 张严心 张嗣瀛 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期1-4,共4页

给出了具有对称循环结构的组合系统在可调系统参数均时变或未知的情况下模型参考自适应控制的 3个基本条件和一般步骤 ,并保证系统的李亚普诺夫稳定性·充分利用系统的对称循环的结构特点 ,降低Riccati方程的维数 ,大大简化了计算 ... 给出了具有对称循环结构的组合系统在可调系统参数均时变或未知的情况下模型参考自适应控制的 3个基本条件和一般步骤 ,并保证系统的李亚普诺夫稳定性·充分利用系统的对称循环的结构特点 ,降低Riccati方程的维数 ,大大简化了计算 ,易于工程实现·且可调参数可以是无界的 ,其适应律不依赖于广义误差的导数 ,从而解决了这类具有特殊结构的系统在自适应控制过程中的一些困难· 展开更多

关键词 对称循环结构 组合系统 模型参考自适应控制

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某型发动机压气机叶-盘结构优化分析 被引量：3

14

作者 魏武国 彭伟程 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第34期15389-15396,共8页

为快速提高后续批次发动机推重比,针对压气机转子叶-盘-鼓基本结构单元,基于通用有限元软件优化设计平台和循环对称结构静应力分析方法,在不改变叶片气动外形、盘鼓连接半径等强约束条件下,通过合理预设需优化位置的形状和尺寸设计变量... 为快速提高后续批次发动机推重比,针对压气机转子叶-盘-鼓基本结构单元,基于通用有限元软件优化设计平台和循环对称结构静应力分析方法,在不改变叶片气动外形、盘鼓连接半径等强约束条件下,通过合理预设需优化位置的形状和尺寸设计变量,建立从榫头-榫槽连接式叶盘结构到整体叶盘结构的两步优化方法,缩减了优化迭代过程中结构静应力计算用的三维有限元模型规模,提高了优化效率。运用该法对某发动机高压压气机第三级叶盘结构进行优化设计,将最大转速下叶、盘、鼓的离心和气动载荷施加到优化迭代过程中、结构静应力计算用的有限元模型上,同时设置既可线性求解又能计入接触面上真实应力状态的叶、盘、鼓间的接触,贴合承载和接触实际。采用一阶方法进行优化求解,得到满足约束条件的尺寸设计变量解。对比分析优化前后结构的应力分布,证实该法有效,在保证结构可靠性的前提下,获得了较好减重效果。 展开更多

关键词 压气机叶盘结构 整体叶盘 循环对称结构 优化设计 有限元分析

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指尖密封结构参数对其固有特性的影响规律及灵敏度分析

15

作者 余承涛 陈国定 +1 位作者 张延超 高文杰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第5期609-613,共5页

为了明确指尖密封结构参数对其固有频率的影响规律和程度,本文依据正交试验设计理论对影响指尖密封固有特性的结构参数进行科学组合,利用ANSYS对各组参数分别建立循环对称模型,进行循环对称模态分析,并借助极差分析法处理结果,得到了结... 为了明确指尖密封结构参数对其固有频率的影响规律和程度,本文依据正交试验设计理论对影响指尖密封固有特性的结构参数进行科学组合,利用ANSYS对各组参数分别建立循环对称模型,进行循环对称模态分析,并借助极差分析法处理结果,得到了结构参数对固有频率影响的趋势图和影响主次顺序。最后,分析了指尖片数目对指尖密封固有特性的影响。 展开更多

关键词 指尖密封 循环对称结构 正交试验 固有特性 有限元 灵敏度

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螺旋桨低频振动声辐射特性研究——水母模态 被引量：5

16

作者 吴崇建 王春旭 +2 位作者 陈志刚 杜堃 雷智洋 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2020年第3期75-80,共6页

[目的]发现了一种螺旋桨噪声新成分——螺旋桨低频弹性被激发而形成的声辐射,特别是桨叶同相模态被激发引起的强烈声辐射,我们称之为“水母模态”,由其激发诱导的推进器轴系艇体系统低频窄带声辐射,并称为“水母效应”。为揭示其形成机... [目的]发现了一种螺旋桨噪声新成分——螺旋桨低频弹性被激发而形成的声辐射,特别是桨叶同相模态被激发引起的强烈声辐射,我们称之为“水母模态”,由其激发诱导的推进器轴系艇体系统低频窄带声辐射,并称为“水母效应”。为揭示其形成机理,开展螺旋桨低频固有振动特性研究。[方法]基于精细网格有限元方法分析螺旋桨的模态特征,得到空气和水介质中螺旋桨模态特性以及桨叶失谐对模态特性的影响规律;引用循环对称结构振动理论,对数值计算结果予以进一步验证。[结果]结果表明,在空气和水介质中,螺旋桨振动模态具有分组特征以及组内呈现出单频、重频模态的特征;桨叶失谐对重频模态影响较大而对单频模态/振型影响较小;精细化有限元计算结果与循环对称结构理论分析一致。[结论]本研究揭示了螺旋桨的低频模态特性,为螺旋桨低频噪声机理分析和控制提供了理论支撑,具有理论和工程应用价值。 展开更多

关键词 螺旋桨噪声 水母模态 循环对称结构 单频模态 重频模态 失谐

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某航空发动机压气机轮盘振动特性研究 被引量：6

17

作者 赵卫强 刘永贤 鲁墨武 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第2期24-26,共3页

基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机轮盘的振动特性进行了研究,建立了该轮盘的实体模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机轮盘的振动特性,为其设计... 基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机轮盘的振动特性进行了研究,建立了该轮盘的实体模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机轮盘的振动特性,为其设计优化和振动安全性检验提供了数值依据。 展开更多

关键词 压气机轮盘 有限元 循环对称结构

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某燃气轮机叶片-轮盘耦合振动特性研究 被引量：8

18

作者 付娜 王三民 郭伟超 《汽轮机技术》 北大核心 2005年第5期362-364,共3页

首先介绍了循环对称结构固有特性的计算方法,在此基础上建立了叶片-轮盘耦合系统振动固有特性计算分析模型,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某燃气轮机叶片-轮盘耦合结构进行分析计算。最后根据分析结果总结概括了叶盘耦合系统的... 首先介绍了循环对称结构固有特性的计算方法,在此基础上建立了叶片-轮盘耦合系统振动固有特性计算分析模型,并利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某燃气轮机叶片-轮盘耦合结构进行分析计算。最后根据分析结果总结概括了叶盘耦合系统的振动特点,为其寿命及可靠性计算提供了数值依据。 展开更多

关键词 叶片-轮盘系统 循环对称结构 耦合振动 有限元

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某航空发动机压气机叶片轮盘耦合振动分析 被引量：6

19

作者 赵卫强 刘永贤 鲁墨武 《机械设计与制造》 北大核心 2010年第5期116-118,共3页

基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了研究,建立了该叶片轮盘的实体装配模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机叶... 基于循环对称结构固有特性的有限元分析原理,对某型航空发动机压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性进行了研究,建立了该叶片轮盘的实体装配模型及循环对称分析的有限元模型,并利用ANSYS软件进行了分析计算,根据计算结果分析了该压气机叶片轮盘耦合结构的振动特性,为其设计优化和振动安全性检验提供了数值依据。 展开更多

关键词 压气机叶片-轮盘系统 有限元 循环对称结构

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基于有限元法的碟式分离机转鼓组件强度分析 被引量：7

20

作者 朱跃峰 陈德林 蔡云辉 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第6期183-186,共4页

基于循环对称结构有限元分析理论,应用有限元分析软件ABAQUS,采用基本扇区模型,对一种碟式分离机转鼓组件进行了强度分析;指出了影响该型转鼓组件强度的关键因素,解决了该型分离机转鼓组件强度应用传统弹性力学方法难以分析计算的问题... 基于循环对称结构有限元分析理论,应用有限元分析软件ABAQUS,采用基本扇区模型,对一种碟式分离机转鼓组件进行了强度分析;指出了影响该型转鼓组件强度的关键因素,解决了该型分离机转鼓组件强度应用传统弹性力学方法难以分析计算的问题。确定了转鼓组件的载荷分布,并进行了转鼓组件的受力分析,通过分析转鼓装配件和活塞两部分的强度,最终分析转鼓组件的强度;确定了转鼓组件的边界条件和零件间相互作用;最后利用第三强度理论进行了转鼓组件的强度分析。结果表明转鼓组件强度达到设计要求。 展开更多

关键词 循环对称结构 转鼓组件 转鼓装配件 活塞

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