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基于高精度模态综合法的螺栓连接组合结构不确定模型更新
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作者 张勇 赵岩 欧阳华江 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期443-452,共10页
由于螺栓结构中存在复杂的微观特征,数值模型中无法避免的会引入不确定性。针对螺栓设计中参数不确定性量化问题,一种基于高精度模态综合法的螺栓连接组合结构随机模型更新方法被提出。首先考虑高阶剩余模态的影响,推导了适用于螺栓组... 由于螺栓结构中存在复杂的微观特征,数值模型中无法避免的会引入不确定性。针对螺栓设计中参数不确定性量化问题,一种基于高精度模态综合法的螺栓连接组合结构随机模型更新方法被提出。首先考虑高阶剩余模态的影响,推导了适用于螺栓组合结构弹性交界面的高精度模态综合法;之后,在贝叶斯推理框架下,通过组合结构的自振频率和振型的概率分布,建立螺栓连接参数的后验概率密度函数,并借助DRAM(delayed rejection adaptive metropolis)抽样方法量化参数的不确定性。数值算例表明,针对各子结构之间自振频率差别较大的结构,与模态综合法相比,本研究方法在较少子结构模态参与的情形下,也可以保证良好的模型更新结果。 展开更多
关键词 组合结构 随机模型更新 贝叶斯方法 模态综合法
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船舶结构振动模态综合法 被引量:19
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作者 邹春平 陈端石 华宏星 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第8期1213-1218,共6页
有限元法是复杂结构振动分析的常用计算方法 ,但对于大型船舶结构用有限元法进行较高频率振动分析时 ,要求结构被划分成非常多的单元数以便获得详细的位移和应力特性 ,目前常用的计算机仍然无法对其进行计算 .针对这个问题 ,提出了一种... 有限元法是复杂结构振动分析的常用计算方法 ,但对于大型船舶结构用有限元法进行较高频率振动分析时 ,要求结构被划分成非常多的单元数以便获得详细的位移和应力特性 ,目前常用的计算机仍然无法对其进行计算 .针对这个问题 ,提出了一种适用于具有弹性联接部件的大型结构振动分析模态综合法 ,它能够在有限的计算机设备资源的基础上分析计算大型结构较高频率的振动特性 .实例计算表明 ,此方法是分析大型复杂结构振动的有效方法 . 展开更多
关键词 船舶 结构振动 有限元法 模态综合法
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航天器子结构模态综合法研究现状及进展 被引量:15
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作者 杜飞平 谭永华 +1 位作者 陈建华 黄道琼 《火箭推进》 CAS 2010年第3期39-44,62,共7页
现代航天器结构十分复杂,无论采用计算方法还是试验方法进行分析都是十分艰难的。在这样的研制背景下,子结构模态综合法应运而生。系统地回顾和总结了三大类子结构模态综合法的发展历程和相应的改进,介绍了该方法在航天工程上的应用。... 现代航天器结构十分复杂,无论采用计算方法还是试验方法进行分析都是十分艰难的。在这样的研制背景下,子结构模态综合法应运而生。系统地回顾和总结了三大类子结构模态综合法的发展历程和相应的改进,介绍了该方法在航天工程上的应用。采用该方法可极大地提高航天器型号的研制效率。提出了子结构模态综合法面临的问题。 展开更多
关键词 模态综合法 结构动力学 模态试验
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一体化转子系统动力分析的预应力模态综合法 被引量:6
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作者 寇海江 袁惠群 +1 位作者 李岩 杨文军 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期263-267,共5页
针对盘片轴一体化转子系统的大规模网格问题,提出用于该类结构动力分析的预应力模态综合法.对前两级整体叶盘进行静、动频分析,给出了影响一体化结构动力分析精度的模态截断数的选取原则,同时验证了本文方法的准确性.计算了盘片轴一体... 针对盘片轴一体化转子系统的大规模网格问题,提出用于该类结构动力分析的预应力模态综合法.对前两级整体叶盘进行静、动频分析,给出了影响一体化结构动力分析精度的模态截断数的选取原则,同时验证了本文方法的准确性.计算了盘片轴一体化转子系统的静、动频,给出了旋转作用对该系统模态的影响.比较整体叶盘与一体化转子的模态结果发现,引入转轴的作用使叶片振型对应的动频降低,且一体化转子振型中存在叶片、轮盘及转轴之间的耦合振型,这阐释了利用预应力模态综合法进行大规模网格盘片轴一体化结构动力分析的重要性. 展开更多
关键词 盘片轴一体化转子 模态综合法 动频 静频 预应力模态分析
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运用模态综合法的车桥自激激励耦合振动分析 被引量:5
5
作者 卢凯良 张卫国 +2 位作者 宓为建 陈冲 邱惠清 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期419-425,515,共7页
针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程... 针对车桥耦合振动影响自动化码头集装箱小车-低架桥结构安全和使用效率的问题,基于双协调自由界面模态综合法求解了车桥系统在轨道不平顺和轮对蛇形运动自激激励下的耦合振动时域响应,轨道不平顺时程通过Shinozuka一元多维平稳随机过程模拟法从轨道谱生成。用量纲分析法推导了结构动力模型相似条件,设计了试验模型,结合模型试验分析了铅芯橡胶支座、小车速度对车桥耦合振动响应的影响。模型试验与原型仿真结果相互验证表明:模态综合求解车桥耦合振动响应的仿真方法合理;使用铅芯橡胶支座可有效减小车桥加速度响应和支柱反力;车桥加速度响应随着小车速度的增大而增大,系统横向共振临界车速低于竖向车速,临界车速可由简支梁在移动集中力作用下车桥共振条件来估算。 展开更多
关键词 车桥耦合振动 自激激励 自由界面模态综合法 结构模型试验 自动化码头
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基于改进剩余柔度矩阵的自由界面模态综合法 被引量:5
6
作者 谢云叶 谢基龙 +2 位作者 杨广雪 肖楠 周素霞 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期28-32,共5页
传统的自由界面模态综合法在求解过程中,模态截断后没有或没有很好地考虑剩余模态的影响,精度较差.这里提出了一种对传统自由界面法进行柔度矩阵改进的方法,这种方法恰当地考虑了模态截断后高价模态的影响,把模态截断后由低价模态柔度... 传统的自由界面模态综合法在求解过程中,模态截断后没有或没有很好地考虑剩余模态的影响,精度较差.这里提出了一种对传统自由界面法进行柔度矩阵改进的方法,这种方法恰当地考虑了模态截断后高价模态的影响,把模态截断后由低价模态柔度矩阵表示的高价模态改进后的柔度矩阵计入了子结构的运动方程,因而结构动态计算精度得以提高,并详细陈述了该改进柔度矩阵的推导过程.通过算例表明,与传统自由界面法相比,该方法明显提高了结构动态响应的求解精度,能满足工程需要,因此可以应用于大结构的动态分析中. 展开更多
关键词 结构分析 自由界面模态综合法 准静力效应 剩余柔度矩阵
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模态综合法在阀门模态分析中的应用 被引量:8
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作者 张应迁 柳忠彬 +1 位作者 刘明 唐克伦 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第5期103-105,共3页
随着计算机的日益发展,模态综合法在结构模态分析中的应用越来越广泛。介绍了模态综合法的理论基础,并详细阐述了固定界面模态综合法。基于ANSYS软件并以一阀门为例,比较了完整模型与子结构的前十阶模态,通过比较发现二者差别甚小。而... 随着计算机的日益发展,模态综合法在结构模态分析中的应用越来越广泛。介绍了模态综合法的理论基础,并详细阐述了固定界面模态综合法。基于ANSYS软件并以一阀门为例,比较了完整模型与子结构的前十阶模态,通过比较发现二者差别甚小。而模态综合法的求解规模以及计算量相比于完整结构则要小得多,这就大大提高了工作效率。同时也为模态分析的网格精细化提供了可能性,从而使得有限元分析的精度得到改善。这最终也为模态综合法在结构设计的广泛使用提供了依据。 展开更多
关键词 ANSYS 模态综合法 阀门 固定界面 自由界面
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模态综合法在双转子系统建模中的应用与验证 被引量:10
8
作者 杨喜关 罗贵火 +1 位作者 原鹏 唐振寰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第10期1450-1454,共5页
为寻求一种便捷的双转子系统的建模和模型维数缩减方法,开展了ANSYS有限元商用软件和固定界面模态综合法在双转子系统中建模中的应用研究。由ANSYS获取系统的质量矩阵和刚度矩阵,建立系统的运动方程,并利用固定界面模态综合法实现系统... 为寻求一种便捷的双转子系统的建模和模型维数缩减方法,开展了ANSYS有限元商用软件和固定界面模态综合法在双转子系统中建模中的应用研究。由ANSYS获取系统的质量矩阵和刚度矩阵,建立系统的运动方程,并利用固定界面模态综合法实现系统方程维数的缩减。利用模态质量矩阵和模态刚度矩阵的特性验证了系统参数的正确性;进行了系统临界转速特性计算,利用ANSYS软件(有限元方法)计算结果进行了对比验证,并分析了模态截止频率对临界转速的影响;开展了双转子系统的匀变速过程的瞬态分析,进行了试验验证。结果表明:建模方法正确、可靠,并能便捷地进行双转子响应特性的计算。 展开更多
关键词 双转子 模态综合法 有限元方法 临界转速 瞬态分析
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用自由界面模态综合法研究发动机—排气管—涡轮增压器系统的振动 被引量:7
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作者 应广驰 孟光 +1 位作者 龙新华 荆建平 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期10-16,共7页
将发动机整体系统分解成发动机主体和排气管+涡轮增压器两个子系统,分别建立动力学模型,然后用自由界面模态综合法进行系统综合,获得整体系统的振动模态和振动响应,计算结果与实验结果相吻合。计算得到的涡轮增压器轴承座处的振动响应,... 将发动机整体系统分解成发动机主体和排气管+涡轮增压器两个子系统,分别建立动力学模型,然后用自由界面模态综合法进行系统综合,获得整体系统的振动模态和振动响应,计算结果与实验结果相吻合。计算得到的涡轮增压器轴承座处的振动响应,可以作为发动机对涡轮增压器转子的基础激励进行转子动力学研究。 展开更多
关键词 发动机 涡轮增压器 模态综合法
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含超单元连接子结构的自由界面模态综合法 被引量:6
10
作者 卢凯良 邱惠清 毛飞 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1215-1220,1233,共7页
根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单... 根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性. 展开更多
关键词 模态综合法 自由界面 连接子结构 超单元法 铅芯橡胶支座
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基于势能判据的约束模态综合法截断准则 被引量:15
11
作者 姜忻良 王菲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期32-38,共7页
为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定... 为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定义势能判据,推导出势能判据与子结构主模态截断数量之间的关系,据此提出了一种基于势能判据的子结构主模态截断准则。此外对于约束模态综合法,还推导了以机械能为判据的情况,证明了约束模态法中子结构的机械能随截断主模态数量的变化曲线并不是单调的,故不适用于约束模态法。最后将势能判据截断准则应用到地基土-高层建筑相互作用体系的地震响应分析问题中,进一步对所提出的模态截断准则的计算精度进行对比研究。研究结果表明,所提出的势能判据截断准则是十分有效的,而应用于振型叠加法的机械能判据不宜应用于约束模态综合法中。 展开更多
关键词 地震响应分析 约束模态综合法 势能判据 模态截断准则 子结构 范数
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基于键合图方法的自由界面模态综合法及其应用 被引量:5
12
作者 王艾伦 赵振宇 仇勇 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 2004年第2期87-90,共4页
将键合图用于动态子结构分析和研究 ,提出了一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法... 将键合图用于动态子结构分析和研究 ,提出了一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法方便有效 ,结果准确 ,并确保了整体结构分割前后的键合图模型统一。 展开更多
关键词 键合图 模态综合法 子结构 振型
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多重多级子结构方法与模态综合法的对比研究 被引量:3
13
作者 张盛 白杨 +1 位作者 尹进 陈飙松 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第2期118-126,共9页
利用高精度多重多级子结构方法与传统的动力子结构模态综合法(MSC.Nastran超单元法)进行对比研究.该算法采用Lanczos方法与子结构周游树技术,考虑了各子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法精度得到显著提高,并与不作凝聚的单一整体结... 利用高精度多重多级子结构方法与传统的动力子结构模态综合法(MSC.Nastran超单元法)进行对比研究.该算法采用Lanczos方法与子结构周游树技术,考虑了各子结构内部自由度对整体求解的贡献,算法精度得到显著提高,并与不作凝聚的单一整体结构分析具有相同的计算精度.数值结果表明多重多级子结构方法相比于模态综合法在子结构划分及多层次调用上更为灵活,计算结果不受复杂子结构划分方式的限制和出口点选取的影响,在高阶频率的计算方面精度更好. 展开更多
关键词 多重多级子结构 模态综合法 超单元 LANCZOS方法
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一种新型自由界面子结构模态综合法的研究 被引量:3
14
作者 王艾伦 赵振宇 仇勇 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期330-333,共4页
将键合图用于动态子结构分析和研究 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵 ,提出一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法方... 将键合图用于动态子结构分析和研究 ,获得其相应的特征谱矩阵和振型矩阵 ,提出一种新的求解自由界面模态综合法的基本原理 ,推导出两个子结构自由界面模态综合法的计算方法。文中给出的算例表明 ,基于键合图方法的自由界面模态综合法方便、有效、结果准确 ,并确保了整体结构分割前和综合后的键合图模型的统一。 展开更多
关键词 键合图 模态综合法 子结构 自由界面 特征谱矩阵 振型矩阵
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一种改进的固定界面模态综合法 被引量:9
15
作者 王缅 郑钢铁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期291-297,共7页
针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题,提出了一种改进的固定界面模态综合法。该方法将传统方法中截断舍弃掉的高阶模态部分展开成级数的形式,并保留级数的前r项参与计算,然后将子结构界面协调条件推广至高阶,剔除... 针对传统模态综合法中由于高阶截断模态带来的计算误差问题,提出了一种改进的固定界面模态综合法。该方法将传统方法中截断舍弃掉的高阶模态部分展开成级数的形式,并保留级数的前r项参与计算,然后将子结构界面协调条件推广至高阶,剔除了这些级数保留项之间可能出现的线性相关问题,并将保留的前r项级数改写为广义坐标的形式,作为传统模态综合法中约束模态和低阶模态的修正项以提高计算精度。与其它改进方法相比,该方法既保留了高阶截断模态的影响,又不会出现非线性特征值迭代求解问题或Ritz基线性相关的问题。数值算例的结果表明本文提出的方法可以在参与综合的模态阶次不变的前提下,有效地提高计算精度,也说明了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 结构动力学 模态分析 模态综合法 固定界面子结构
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应用模态综合法求解自动化码头桁架桥的固有特性 被引量:3
16
作者 卢凯良 邱惠清 毛飞 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期269-274,共6页
应用固定界面模态综合Craig-Bampton法和双协调自由界面模态综合法求解自动化码头低架桥桁架结构刚性连接下的固有特性,比较了两种方法的优缺点,发现双协调自由界面法的计算精度高于固定界面C-B法。以3种不同的形式划分子结构,通过比较... 应用固定界面模态综合Craig-Bampton法和双协调自由界面模态综合法求解自动化码头低架桥桁架结构刚性连接下的固有特性,比较了两种方法的优缺点,发现双协调自由界面法的计算精度高于固定界面C-B法。以3种不同的形式划分子结构,通过比较整体结构固有频率计算结果,提出若干划分子结构的原则,得出子结构的高阶主模态的频率越高则计算精度越高的结论。在此基础上,基于连接子结构可经Guyan静力变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调的含超单元连接子结构的自由界面模态综合法。将该法应用于含铅芯橡胶支座弹性连接下桁架桥的固有特性分析,结果表明铅芯橡胶支座对结构调频效果明显。 展开更多
关键词 模态综合法 固有特性 桁架桥 超单元 连接子结构 铅芯橡胶支座
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模态综合法的误差分析及其精度改进 被引量:2
17
作者 童卫华 姜节胜 顾松年 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期43-47,共5页
由于Ritz基的非完备性,使模态综合法计算全结构模态时,存在综合误差,综合出的模态也只有部分是可用的。本文利用修正后的有限元模型,分析了这种误差,推导了其表达式,并给出了判别可用低阶模态的方法。利用瑞利商,本文还提出... 由于Ritz基的非完备性,使模态综合法计算全结构模态时,存在综合误差,综合出的模态也只有部分是可用的。本文利用修正后的有限元模型,分析了这种误差,推导了其表达式,并给出了判别可用低阶模态的方法。利用瑞利商,本文还提出了一种简便实用的迭代改进所求模态的方法。 展开更多
关键词 误差分析 模态综合法 有限元 精度 结构振动
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混合界面直接分支模态综合法 被引量:4
18
作者 李琳 盛君 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期315-319,i014-i015,共7页
在直接分支模态综合法(本质上属自由界面模态综合法)的基础上,提出并深入研究了混合界面直接分支模态综合法。混合界面法将复杂庞大的结构取做主体部件,而将与此主体部件相连的其余部分视为分支部件。对主体部件采用自由界面,分支部件... 在直接分支模态综合法(本质上属自由界面模态综合法)的基础上,提出并深入研究了混合界面直接分支模态综合法。混合界面法将复杂庞大的结构取做主体部件,而将与此主体部件相连的其余部分视为分支部件。对主体部件采用自由界面,分支部件则采用固定界面。各子结构之间完全独立计算,并且通过计入主、从子结构的剩余模态矩阵的办法来补偿所舍去的高阶模态分量,保证了计算精度。本方法从工程应用的实际出发,通过模拟航空发动机机匣管路系统的数值算例,验证了混合界面法的正确性。 展开更多
关键词 模态综合法 剩余模态 子结构
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考虑参数区间不确定性的子结构模态综合法 被引量:4
19
作者 王陶 史晓强 +1 位作者 陈卫敏 何欢 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1099-1104,1230,1231,共8页
为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率,提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先,根据系统特点将其划分为若干子结构,采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析,为减小模态截断误差,考虑剩... 为提高大型复杂结构不确定性分析的计算效率,提出了一种考虑参数区间不确定性的改进自由界面子结构模态综合法。首先,根据系统特点将其划分为若干子结构,采用摄动法对含有区间不确定性参数的子结构进行分析,为减小模态截断误差,考虑剩余柔度的影响,通过构造1组与低阶模态加权正交的等效高阶模态集,避免了直接对系统刚度矩阵进行求逆的计算过程,解决了含有刚体位移时的子结构剩余柔度矩阵的求解问题;其次,根据界面连续性条件,得到考虑参数区间不确定性的系统模态综合方程;最后,分别采用本研究所提出的方法以及Monte Carlo法对某钢架桥模型进行了不确定性分析。计算结果表明,本研究方法在保证计算精度的同时可以有效提高模型计算效率。 展开更多
关键词 不确定性 自由界面 子结构模态综合法 摄动法 Monte Carlo法
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一种转角动柔度间接测量技术及在实验模态综合法中应用 被引量:3
20
作者 董兴建 孟光 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期58-61,共4页
将谐波集中力矩等效为谐波集中力系,用转角的数值微分公式构造一种全新的转角动柔度间接测量技术,克服实验模态综合法中转角难测量与集中力矩难加载的困难。该间接测量技术无需附加任何质量块与施加集中力矩及集中力系,只需几次锤击实... 将谐波集中力矩等效为谐波集中力系,用转角的数值微分公式构造一种全新的转角动柔度间接测量技术,克服实验模态综合法中转角难测量与集中力矩难加载的困难。该间接测量技术无需附加任何质量块与施加集中力矩及集中力系,只需几次锤击实验或扫频实验,即可将集中力矩作用下的转角动柔度用集中力作用下的平动动柔度线性表示。将转角动柔度的间接测量技术应用于基于定频剩余动柔度的实验模态综合法中,数值实验表明,该转角动柔度间接测量技术切实可行,能有效解决实验模态综合法中界面自由度不匹配问题,可提高实验模态综合法精度及可靠性。 展开更多
关键词 转角 动柔度 实验模态综合法 测量
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