挠性结构的约束模态及非约束模态解法 被引量：9

1

作者 陕晋军 关英姿 +1 位作者 王凤鸣 刘暾 《上海航天》 2000年第5期19-22,27,共5页

针对现代空间飞行器具有大型挠性附件的特点 ,使用约束模态和非约束模态分别进行求解 ,建立了带挠性附件的空间飞行器的约束模态模型 ,使得对挠性结构的控制成为可能。最后计算了几种情况的约束模态和非约束模态频率 。

关键词 挠性结构 约束模态 非约束模态 空间飞行器

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柔性臂约束/非约束模态降维模型精度分析 被引量：1

2

作者 赵宝山 赵志刚 +2 位作者 王利平 张刘 齐乃明 《航天器环境工程》 2012年第3期287-291,共5页

针对柔性机械臂约束、非约束模态降维的动力学绝对误差问题,可采用有限元法描述柔性变形,并应用拉格朗日法建立其动力学模型,分别利用约束和非约束模态进行降维,来比对两种降维方法的绝对精度。仿真结果表明:约束、非约束模态降维模型... 针对柔性机械臂约束、非约束模态降维的动力学绝对误差问题,可采用有限元法描述柔性变形,并应用拉格朗日法建立其动力学模型,分别利用约束和非约束模态进行降维,来比对两种降维方法的绝对精度。仿真结果表明:约束、非约束模态降维模型都具有较高的动力学精度,取相同阶数的非约束模态动力学精度更高,而约束模态的误差具有随时间累积的特点。 展开更多

关键词 柔性机械臂 有限元法 动力学方程 约束模态 非约束模态 绝对误差

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挠性航天器动力学模型的非约束模态分析 被引量：5

3

作者 宋新宇 戈新生 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期954-964,共11页

挠性航天器动力学建模中的挠性耦合影响系数是动力学建模中的重要力学概念,它反映了航天器姿态和轨道运动与挠性附件的弹性振动效应.挠性耦合影响系数间的恒等式关系,即惯性完备性准则,是挠性航天器动力学模型降阶和模态截断的重要依据... 挠性航天器动力学建模中的挠性耦合影响系数是动力学建模中的重要力学概念,它反映了航天器姿态和轨道运动与挠性附件的弹性振动效应.挠性耦合影响系数间的恒等式关系,即惯性完备性准则,是挠性航天器动力学模型降阶和模态截断的重要依据.以中心刚体带挠性附件航天器为研究对象,采用约束模态和非约束模态法描述挠性附件结构变形,利用欧拉–拉格朗日方程建立挠性航天器的动力学模型.基于Hughes的研究成果,对挠性航天器的非约束模态恒等式及其用于动力学模型降阶的惯性完备性准则进行了证明和应用研究.探讨了两种动力学模型惯量间的关系,并利用约束模态惯性完备性准则,推导了非约束模态惯性完备性准则.最后,对中心刚体带双侧太阳帆板和带单侧太阳帆板构成的挠性航天器模型进行数值仿真计算,求出挠性附件非约束模态平动耦合系数,分析了非约束模态特征值和平动耦合系数随着刚柔质量比的变化情况,并尝试用非约束模态惯性完备性准则的质量特征恒等式对挠性航天器模型进行了检验. 展开更多

关键词 挠性航天器动力学 挠性耦合影响系数 约束模态 非约束模态 惯性完备性准则

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挠性卫星在轨非约束模态计算研究 被引量：12

4

作者 吕旺 向明江 +2 位作者 叶文郁 温渊 朱海江 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期404-409,共6页

给出了一种适合工程应用的挠性卫星在轨模态计算分析方法:先通过地面试验对有限元模型进行校核,求出挠性附件约束模态结果,再结合整星动力学将约束模态转换成非约束模态结果。实例计算结果表明该方法能够准确计算挠性卫星在轨模态。工... 给出了一种适合工程应用的挠性卫星在轨模态计算分析方法:先通过地面试验对有限元模型进行校核,求出挠性附件约束模态结果,再结合整星动力学将约束模态转换成非约束模态结果。实例计算结果表明该方法能够准确计算挠性卫星在轨模态。工程中卫星在轨模态频率计算误差可在15%以内。 展开更多

关键词 挠性卫星 在轨动力学 非约束模态

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汽车顶棚约束模态与工作模态分析与比较 被引量：13

5

作者 周鋐 曹阳光 +1 位作者 刘浩 李冰杰 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第2期84-87,共4页

通过试验分析分别得到汽车顶棚约束模态和工作模态,其中约束模态试验采用激振器激励,工作模态试验采用室内转鼓激励;对比驾驶员右耳处噪声自功率谱密度函数,发现通过工作模态分析得到的频率更加贴近噪声峰值频率;将驾驶员右耳处噪声自... 通过试验分析分别得到汽车顶棚约束模态和工作模态,其中约束模态试验采用激振器激励,工作模态试验采用室内转鼓激励;对比驾驶员右耳处噪声自功率谱密度函数,发现通过工作模态分析得到的频率更加贴近噪声峰值频率;将驾驶员右耳处噪声自功率谱和所有测点振动加速度自功率谱平均值相比较,发现100 Hz到400 Hz内顶棚振动对车内噪声起主要作用。最后,通过调整顶棚结构实现车内噪声的降低。 展开更多

关键词 振动与波 汽车顶棚 汽车试验 约束模态 工作模态

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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

6

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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土-结构非线性相互作用混合约束模态实施方法 被引量：7

7

作者 姜忻良 张海顺 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期52-56,共5页

分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐... 分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐步提取降阶后的等效特性矩阵。通过组装各子结构达到对整体结构特性矩阵的降阶处理。对非线性子结构凭借在小段时间Δt内利用分段等效线性化手段,通过ANSYS二次开发工具UPFs编辑写成可执行程序文件,并与MATLAB联立计算,实现特性矩阵提取。结果表明,该方法求得结构的各阶频率和动态响应时程曲线与ANSYS直接计算吻合良好。可逐步提取等效弹塑性特性矩阵,为采用变化的特性矩阵对结构进入塑性阶段深层次分析研究提供有效方法。 展开更多

关键词 土-结构相互作用 约束模态综合法 势能判据截断准则 局部非线性 弹塑性刚度矩阵

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柔性机械臂模型非约束模态降维绝对误差准则 被引量：1

8

作者 齐乃明 赵宝山 +1 位作者 赵志刚 王利平 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期22-28,共7页

描述柔性结构振动的非约束模态展开方法仅考虑结构参数而不考虑外部作用力,当外部驱动力频率与非约束模态的某几阶频率相等或者相近时,这样的处理将影响动力学响应的近似精度。针对此问题,且考虑到任意驱动力都可以用傅里叶分析的方法... 描述柔性结构振动的非约束模态展开方法仅考虑结构参数而不考虑外部作用力,当外部驱动力频率与非约束模态的某几阶频率相等或者相近时,这样的处理将影响动力学响应的近似精度。针对此问题,且考虑到任意驱动力都可以用傅里叶分析的方法将其等效为无穷多个正弦力的叠加,提出了一种正弦力作用下基于非约束模态降维的绝对误差准则。采用有限元法描述柔性机械臂的弹性变形,应用拉格朗日法建立其动力学方程,并用非约束模态降维模型与其作对比,仿真验证了所提出的非约束模态选取准则的正确性。 展开更多

关键词 动力学降维 有限元法 绝对误差 非约束模态 柔性机械臂

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复杂工况下土-结构体系的混合约束模态法 被引量：2

9

作者 姜忻良 张海顺 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期283-290,共8页

基于动态子结构法的原理,提出了线性-非线性混合约束模态综合法,对复杂工况下的二维地基土-箱型基础-上部剪力墙结构相互作用的非线性动力问题进行分析研究。复杂工况包含了一致黏弹性边界问题和基础与周边土体的高度非线性接触问题。... 基于动态子结构法的原理,提出了线性-非线性混合约束模态综合法,对复杂工况下的二维地基土-箱型基础-上部剪力墙结构相互作用的非线性动力问题进行分析研究。复杂工况包含了一致黏弹性边界问题和基础与周边土体的高度非线性接触问题。依据土-结构相互作用体系存在局部非线性的特性,将体系划分为若干个线性和非线性子结构。在动力时程分析中对所有非线性子结构利用自编二次开发程序逐步提取等效特性矩阵,再与经势能判据截断准则减缩过的其他线性子结构组合后进行模态综合处理,推导出含有接触关系的子结构方程与含有一致黏弹性边界的子结构方程,最后形成复杂工况下含有各个子结构的模态综合方程。分析结果表明,混合约束模态综合法与ANSYS直接计算法求得的位移、速度、加速度、水平剪力、弯矩、层间位移角动态响应时程曲线吻合良好,证明线性-非线性混合约束模态综合法是求解复杂工况下的土-结构动力相互作用问题的有效可行方法。 展开更多

关键词 土-结构相互作用 混合约束模态综合法 一致黏弹性边界 局部非线性 弹塑性刚度矩阵 基础与周边土体接触问题

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约束模态综合法的改进措施

10

作者 魏高峰 《山东轻工业学院学报（自然科学版）》 CAS 2000年第3期5-8,共4页

本文利用坐标变换 ,提出了几种减缩法 ,对Craig约束模态综合法的对接界面节点自由度进行了减缩 ,使得最后综合方程的计算工作最大大减小 ,提高了模态综合法的计算速度。

关键词 坐标变换 减缩法 约束模态综合法 计算速度

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车辆CAE分析中自由模态和约束模态的应用与对比 被引量：9

11

作者 谢义杰 沈光烈 《广西科技大学学报》 2016年第1期62-65,共4页

根据自由模态法与约束模态法的不同,对同一车身模型分别采用这2种方法进行分析、对比,研究发现载荷与边界条件对车身结构的模态参数有很大影响,结合车辆在实际运行中的振动特性,认为采用约束模态法的仿真分析更符合实际.

关键词 自由模态 约束模态 车辆CAE分析

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单翼太阳帆板航天器非约束模态动力学建模及特性研究 被引量：4

12

作者 朱尊红 戈新生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期99-106,共8页

针对中心刚体-单翼大挠性结构的航天器,建立了一种非约束模态展开的动力学模型。探讨挠性航天器非约束模态动力学建模及动态特性,首先利用哈密顿原理建立了挠性航天器动力学方程,然后进行了模态离散化,分别在约束模态和非约束模态下讨... 针对中心刚体-单翼大挠性结构的航天器,建立了一种非约束模态展开的动力学模型。探讨挠性航天器非约束模态动力学建模及动态特性,首先利用哈密顿原理建立了挠性航天器动力学方程,然后进行了模态离散化,分别在约束模态和非约束模态下讨论相关的特征值问题,非约束模态采用瑞利里兹法,求解了单翼挠性航天器的特征值问题,最后进行了数值仿真,比较约束模态与非约束模态之间的差异,并用有限元软件进行对比验证,得到了随着太阳能帆板长度的增加,即刚柔惯量比的减小,非约束模态比约束模态更加贴近实际情况的结论。 展开更多

关键词 挠性航天器 非约束模态 动力学建模 特征值问题

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基于非约束模态的中心刚体-Timoshenko梁动力学建模与分析 被引量：2

13

作者 关玉铭 戈新生 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第2期156-165,共10页

梁的横向变形会导致梁纵向缩短,建模过程中考虑梁横纵变形二次耦合项则存在动力刚化现象,这说明梁的纵向变形会对模型的广义刚度造成影响.对于做旋转运动的梁结构,旋转运动时还会受到离心力的作用而产生轴向拉力,轴向拉力同样也会引起... 梁的横向变形会导致梁纵向缩短,建模过程中考虑梁横纵变形二次耦合项则存在动力刚化现象,这说明梁的纵向变形会对模型的广义刚度造成影响.对于做旋转运动的梁结构,旋转运动时还会受到离心力的作用而产生轴向拉力,轴向拉力同样也会引起梁的轴向变形,这种影响对粗短梁更加明显.以大范围运动中心刚体-Timoshenko梁模型为研究对象:首先,运用Timoshenko梁理论以及Hamilton原理建立含离心力的动力学模型;其次,引入非约束模态概念,采用Frobenius方法求解非约束模态振型函数以及固有频率;最后,通过数值仿真探究不同恒定转速时非约束模态与约束模态广义刚度的差异和非约束模态条件下离心力对模型的影响. 展开更多

关键词 刚柔耦合 动力刚化 TIMOSHENKO梁 非约束模态

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基于非约束模态刚柔耦合系统的动力刚化分析 被引量：2

14

作者 关玉铭 戈新生 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1953-1959,共7页

以挠性航天器为研究对象,引入非约束模态概念,建立了含有动力刚化效应的刚柔耦合动力学模型。首先,根据Hamilton变分原理建立挠性航天器动力学模型;然后,根据非约束模态正交性分离振型,得到离散化的非约束模态的动力学模型;最后,对给定... 以挠性航天器为研究对象,引入非约束模态概念,建立了含有动力刚化效应的刚柔耦合动力学模型。首先,根据Hamilton变分原理建立挠性航天器动力学模型;然后,根据非约束模态正交性分离振型,得到离散化的非约束模态的动力学模型;最后,对给定激励下动力学方程仿真,并与约束模态情况进行对比。仿真结果表明:非约束模态一次动力学模型的广义刚度随航天器转速提升而增大,且随转速的提升更加明显,出现动力刚化现象,非约束模态零次动力学模型广义刚度随航天器转速的提升出现为负的情况,不存在动力刚化现象;基于非约束模态一次动力学模型挠性附件的响应振幅较约束模态刚柔耦合系统小,且随航天器转速的提升同样不会出现发散情况,适用于航天器在任何转速情况下建模。非约束模态零次动力学模型挠性结构振动振幅随转速的提升出现发散情况,即便非约束模态建模方法优于约束模态,非约束模态零次模型也不适用于航天器高转速情况。 展开更多

关键词 挠性航天器 刚柔耦合 非约束模态 动力刚化

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高速铁道车辆轮对振型函数及约束模态分析

15

作者 李世亮 丁法乾 《力学与实践》 CSCD 北大核心 1997年第4期51-53,共3页

本文将高速车辆轮对按弹性梁简化，解析推导了弹性梁在有弹性约束条件下的振型函数及频率方程．解释了弹性梁的低阶弹性振动频率和振型与边界约束刚度有关，同时引用弹性梁频率方程的数值解及轮对模态试验结果予以证实．

关键词 高速车辆 铁道 振动 轮对 约束模态 振型函数

全文增补中

自旋挠性航天器非约束模态动力学特性研究 被引量：1

16

作者 朱尊红 戈新生 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期66-72,共7页

在研究挠性航天器动力学问题时,关注的问题是挠性航天器系统的刚柔耦合作用问题,即航天器挠性附件的振动可能会造成航天器运动失稳。针对中心刚体-双侧大挠性结构的自旋航天器,提出了航天器帆板结构的梁式简化模型,建立了一种非约束模... 在研究挠性航天器动力学问题时,关注的问题是挠性航天器系统的刚柔耦合作用问题,即航天器挠性附件的振动可能会造成航天器运动失稳。针对中心刚体-双侧大挠性结构的自旋航天器,提出了航天器帆板结构的梁式简化模型,建立了一种非约束模态动力学模型。本研究考虑受到万有引力作用,探讨自旋挠性航天器非约束模态的动力学建模及动态特性。首先利用欧拉方程和哈密顿原理建立了自旋挠性航天器动力学方程,方程解释了刚性模态和弹性模态之间的耦合;然后进行了模态离散化,分别在约束模态和非约束模态下对特征值问题开展研究,对频率和相关振型进行了定量比较;最后进行了数值仿真,求解了自旋挠性航天器非约束模态特征值问题,比较约束模态与非约束模态之间的差异,并用有限元进行验证,得到了随着梁长度的增加,即刚柔惯量比、质量比的减小,非约束模态比约束模态更加准确的结论。 展开更多

关键词 非约束模态 自旋挠性航天器 动力学建模 特征值问题

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挠性航天器非约束模态动力学模型的降阶研究

17

作者 韦志东 戈新生 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1030-1037,共8页

针对中心刚体-挠性附件的挠性航天器,应用拉格朗日方程推导出动力学模型,再利用模态展开法得到非约束模态动力学方程,然后分别基于模态价值分析准则和内平衡降阶准则的相关理论探讨模型降阶。通过模态价值分析准则能够显示出各阶模态占... 针对中心刚体-挠性附件的挠性航天器,应用拉格朗日方程推导出动力学模型,再利用模态展开法得到非约束模态动力学方程,然后分别基于模态价值分析准则和内平衡降阶准则的相关理论探讨模型降阶。通过模态价值分析准则能够显示出各阶模态占系统总价值的份额,保留贡献较多的模态组成降阶系统。内平衡降阶准则通过非奇异线性变换,将系统模型转换为内平衡系统,在内平衡系统内舍掉Gram矩阵对角线上较小的值所对应的模态以构成降阶系统。最后,利用数值仿真对中心刚体-单侧挠性梁航天器的非约束模态动力学模型进行模型降阶,通过两种准则对系统模型降阶数值计算,结果表明两种降阶准则均能够有效地对原系统进行模型降阶。 展开更多

关键词 挠性航天器 非约束模态 模型降阶 模态价值分析准则 内平衡降阶准则

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约束模态综合法在折板结构动力分析中的应用

18

作者 刘欣 陈恩利 《石家庄铁道学院学报》 1994年第2期36-41,共6页

折板理论是折板结构静力分析的精确方法。同样,在应用于折板结构的动力分析时具有计算简便、精度高等优点。本文应用约束模态综合法,对折板理论中的位移函数进行修正,从而可以充分反映出组成折板结构各板块内部的振动特性,进而反映折板... 折板理论是折板结构静力分析的精确方法。同样,在应用于折板结构的动力分析时具有计算简便、精度高等优点。本文应用约束模态综合法,对折板理论中的位移函数进行修正,从而可以充分反映出组成折板结构各板块内部的振动特性,进而反映折板结构整体的振动特性。 展开更多

关键词 约束模态法 折板理论 振动

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挠性航天器动力学建模的非约束模态频率分析

19

作者 沙建波 戈新生 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》 2020年第5期20-24,共5页

为了更准确地反映航天器挠性附件振动模态,采用非约束模态研究方法,对挠性航天器系统进行分析。先应用拉格朗日法建立挠性航天器系统动力学方程,通过动力学方程求解系统固有频率,再结合有限元软件进行比较验证,结果表明了该方法的可行... 为了更准确地反映航天器挠性附件振动模态,采用非约束模态研究方法,对挠性航天器系统进行分析。先应用拉格朗日法建立挠性航天器系统动力学方程,通过动力学方程求解系统固有频率,再结合有限元软件进行比较验证,结果表明了该方法的可行性。在此基础上,研究分析了中心刚体和挠性帆板惯量对航天器系统频率特性的影响。 展开更多

关键词 挠性航天器 非约束模态 频率特性

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基于模态综合和移频方法的中频段模态计算 被引量：2

20

作者 李兴泉 邓兆祥 +2 位作者 李英强 章竟成 王腾腾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期185-190,共6页

采用基于特征约束模态降阶的模态综合方法计算结构中频段振动特性时,针对低阶特征约束模态不能截断的问题,引入了移频方法对子结构动力学方程进行变换,并推导了移频后低阶特征约束模态与系统中频段模态的关系,结果表明:采用移频方法后,... 采用基于特征约束模态降阶的模态综合方法计算结构中频段振动特性时,针对低阶特征约束模态不能截断的问题,引入了移频方法对子结构动力学方程进行变换,并推导了移频后低阶特征约束模态与系统中频段模态的关系,结果表明:采用移频方法后,低阶特征约束模态可以截断。采用该方法计算了某白车身有限元模型160～190Hz频段内的振动特性,结果表明:采用移频方法后,保留的特征约束模态阶数较少,系统振动特性的计算时间较短,说明该方法有助于提高复杂结构中频段振动特性的计算效率。 展开更多

关键词 模态综合 频率 结构 特征约束模态

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