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基于复用结构的高灵敏度自取能式无线振动传感器
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作者 王志飞 王心怡 +3 位作者 张庆宏 孙玺童 高屹森 李运甲 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2425-2435,共11页
电力物联网的普及对无线传感网络提出了微型化、低功耗甚至自取能的需求,现有振动传感器的磁电式结构适用于能量采集,但体积普遍偏大且常用有线传输方式。因此,该文设计并制备了一种基于双线圈双梁结构复用的自取能式无线振动传感器。... 电力物联网的普及对无线传感网络提出了微型化、低功耗甚至自取能的需求,现有振动传感器的磁电式结构适用于能量采集,但体积普遍偏大且常用有线传输方式。因此,该文设计并制备了一种基于双线圈双梁结构复用的自取能式无线振动传感器。首先分析了器件参数与固有频率、磁通密度的关系,探究了双拾振梁结构对器件振动模态的影响,然后对单/双线圈器件的动态特性、静态特性以及冲击特性进行测试。结果表明:该器件对振动速度和冲击的检测具有高灵敏度和线性度,其工作频带为100~1 000 Hz,频响误差<2%,且单线圈器件的灵敏度为51.8 mV·s/cm、双线圈器件为91.6 mV·s/cm。与现有振动传感器相比,双线圈双梁结构既作为测量元件又可复用为取能元件,这使得器件灵敏度更高、频响误差更低、体积大幅压缩。此外,复用式结构令所提出的传感器具备输出响应与自取能一体化的应用能力,可实现电力设备的定时振动监测和触发式冲击检测。 展开更多
关键词 无线振动传感器 异形磁铁 双梁结构 自取能 高灵敏度
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基于模态灵敏度分析的客车车身优化 被引量:24
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作者 邬广铭 史文库 +3 位作者 刘伟 陈志勇 郭福祥 方德广 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期41-45,共5页
针对提高国产某轻型客车的乘坐舒适性,解决车内振动和噪声剧烈问题,基于有限元仿真和道路试验的阶次跟踪方法进行振动和噪声原因分析,其原因为轮胎激励引起的车身结构共振。为避免共振,以白车身钣金件和骨架厚度为设计变量,以提高白车... 针对提高国产某轻型客车的乘坐舒适性,解决车内振动和噪声剧烈问题,基于有限元仿真和道路试验的阶次跟踪方法进行振动和噪声原因分析,其原因为轮胎激励引起的车身结构共振。为避免共振,以白车身钣金件和骨架厚度为设计变量,以提高白车身前两阶固有频率为目的,用模态灵敏度理论对白车身进行优化设计和灵敏度分析;结合各钣金件和骨架的模态灵敏度和质量灵敏度,设计最优的改进方案并进行试验分析。试验结果验证了该优化方案的有效性与合理性。 展开更多
关键词 车身 灵敏度分析 结构优化 模态分析 振源识别
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考虑不确定性因素的有限元模型修正方法研究 被引量:16
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作者 陈喆 何欢 +1 位作者 陈国平 何成 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期921-928,共8页
研究了考虑试验模态参数不确定性的有限元模型修正方法。首先,假设试验模态参数为均值和随机变量之和的形式,将不确定性模型修正问题转化为均值和协方差的修正问题。其次,采用摄动法推导了结构参数均值和协方差关于试验模态参数的修正... 研究了考虑试验模态参数不确定性的有限元模型修正方法。首先,假设试验模态参数为均值和随机变量之和的形式,将不确定性模型修正问题转化为均值和协方差的修正问题。其次,采用摄动法推导了结构参数均值和协方差关于试验模态参数的修正迭代方程。然后,引入Tikhonov正则化方法对病态矩阵进行处理,解决了传统不确定模型修正过程中常见的病态矩阵求逆不适定问题。最后,从数值仿真和试验两个角度对此方法的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 结构振动 模型修正 灵敏度分析 不确定性 TIKHONOV正则化
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特征值问题的边界形状灵敏度 被引量:7
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作者 刘中生 胡海昌 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第1期58-67,共10页
研究连续系统振动特征值问题的边界形状灵敏度满足什么方程和边界条件,如何离散化作近似计算结果表明:如果采用相同的有限单元剖分模式,边界形状灵敏度方程和特征值问题方程具有相同的系数矩阵,但前者是非齐次方程,后者是齐次方程... 研究连续系统振动特征值问题的边界形状灵敏度满足什么方程和边界条件,如何离散化作近似计算结果表明:如果采用相同的有限单元剖分模式,边界形状灵敏度方程和特征值问题方程具有相同的系数矩阵,但前者是非齐次方程,后者是齐次方程;前者需要施加非齐次边界条件,后者施加齐次边界条件。 展开更多
关键词 形状灵敏度分析 特征值问题 结构振动
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汽车动力总成弯曲振动固有特性的有限元计算及结构修改灵敏度分析 被引量:13
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作者 高云凯 康健 +2 位作者 吕振华 冯振东 方传流 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 1995年第6期354-359,共6页
本文采用有限元方法建立了一种轻型客车动力总成弯曲振动分析模型,计算分析了其弯曲振动固有频率和固有振型,并进行了动力总成弯曲振动固有频率对离合器壳厚度等结构参数的灵敏度分析,为结构修改设计提供依据。对该动力总成的主要低频... 本文采用有限元方法建立了一种轻型客车动力总成弯曲振动分析模型,计算分析了其弯曲振动固有频率和固有振型,并进行了动力总成弯曲振动固有频率对离合器壳厚度等结构参数的灵敏度分析,为结构修改设计提供依据。对该动力总成的主要低频弯曲振动模态的计算结果得到实验模态分析结果的验证。 展开更多
关键词 汽车动力总成 弯曲振动 有限元法 结构 灵敏度 分析
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采用二阶频率灵敏度的损伤识别和试验 被引量:16
6
作者 薛松涛 钱宇音 +1 位作者 陈镕 王远功 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期263-267,共5页
开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确... 开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确定结构的损伤位置和损伤程度 .对于层间剪切结构模型 ,可以测得结构的各阶频率 .对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验 .试验结果表明 ,对于层间剪切结构 。 展开更多
关键词 损伤参数识别 二阶灵敏度分析 框架结构 振动试验
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轻型客车白车身的结构改进与 NVH 性能提升 被引量:8
7
作者 陈志勇 邬广铭 +2 位作者 史文库 郭福祥 桂龙明 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期491-495,共5页
结合白车身的模态分析,利用阶次跟踪法识别出车内异常振动和噪声的产生原因为车轮转动1阶激励频率与白车身固有频率接近而引起的车身结构共振。接着对白车身进行灵敏度分析,根据前两阶固有频率对钣金件和骨架的模态频率灵敏度和质量灵敏... 结合白车身的模态分析,利用阶次跟踪法识别出车内异常振动和噪声的产生原因为车轮转动1阶激励频率与白车身固有频率接近而引起的车身结构共振。接着对白车身进行灵敏度分析,根据前两阶固有频率对钣金件和骨架的模态频率灵敏度和质量灵敏度,提出改进方案并进行试验验证。改进前后试验结果的对比验证了改进方案的有效性与所提出方法的合理性。 展开更多
关键词 白车身 灵敏度分析 结构改进 振源识别
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组件的模态分析和随机振动分析 被引量:13
8
作者 李勤建 高翠琢 边国辉 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期810-814,共5页
论述了用ANSYS有限元分析软件对组件进行模态分析和随机振动分析的方法。通过模态分析确定了部件的振动特性即固有频率和振型,它是其他动力分析如频谱分析的起点。通过随机振动分析确定了结构随机振动载荷的结构响应,通过随机振动分析... 论述了用ANSYS有限元分析软件对组件进行模态分析和随机振动分析的方法。通过模态分析确定了部件的振动特性即固有频率和振型,它是其他动力分析如频谱分析的起点。通过随机振动分析确定了结构随机振动载荷的结构响应,通过随机振动分析得到结构的3σ定向变形、3σ定向加速度响应、3σ等效应力参数。根据振动响应中的最大应力计算结构的安全裕度,验证其设计能否成功克服共振现象和振动引起的不良效果。通过模态分析和随机振动分析可以优化结构提高可靠性、缩短研制周期。 展开更多
关键词 模态分析 固有频率 振型 随机振动分析 结构
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基于PID算法的压电智能结构形状与主动振动控制 被引量:10
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作者 张书扬 张顺琦 +2 位作者 李靖 白晶 秦现生 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期74-81,共8页
压电智能结构在形状优化控制方面越来越多地应用于薄壁结构。为了使薄壁结构能够准确变形,首先根据一阶剪切变形假设建立压电智能结构机电耦合静力学平衡方程,用最小二乘的思想计算薄壁结构产生预定目标形变的最优静电压值。此外,为使... 压电智能结构在形状优化控制方面越来越多地应用于薄壁结构。为了使薄壁结构能够准确变形,首先根据一阶剪切变形假设建立压电智能结构机电耦合静力学平衡方程,用最小二乘的思想计算薄壁结构产生预定目标形变的最优静电压值。此外,为使结构变形快速稳定,减少驱动变形产生的额外振动,建立智能压电结构动力学模型,采用PID控制策略,实现对形状控制的主动振动抑制。最后以一多压电致动器悬臂梁为例,进行形状与振动控制仿真,得到良好控制效果。 展开更多
关键词 压电智能结构 形状控制 多压电致动 主动振动控制 PID策略
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D型截面复合材料塔头输电塔结构特性研究 被引量:6
10
作者 陈成 潘峰 +3 位作者 王灿灿 黄聪 张彤 黄静文 《中国电力》 CSCD 北大核心 2015年第3期99-102,121,共5页
输电塔主材改用复合材料,可有效减少输电线路占地,并减少电气间距达到压缩走廊的目的。复合材料区别于角钢,可以使用D字型截面,提高了截面惯性抵抗矩。对各规格复合材料构件的截面进行了有限元分析,计算得到了截面特性参数。以某110 k ... 输电塔主材改用复合材料,可有效减少输电线路占地,并减少电气间距达到压缩走廊的目的。复合材料区别于角钢,可以使用D字型截面,提高了截面惯性抵抗矩。对各规格复合材料构件的截面进行了有限元分析,计算得到了截面特性参数。以某110 k V塔头复合材料塔为工程背景,建立了有限元模型,获得了其自振特性并与传统角钢塔做了对比,分析了参数不同的原因。使用基于时域法的风振系数计算,对位移均方根值、位移平均值、加速度均方根值的分布特点进行了研究,计算了各高度处的风振系数,并将结果与我国规范的取值进行了对比,结果可作为复合塔抗风设计的参考。 展开更多
关键词 D字型截面 复合材料 输电杆塔 自振特性分析 风振系数 有限元分析 结构设计
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基于灵敏度分析的三维结构等几何形状优化方法 被引量:11
11
作者 陈龙 张高朋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第14期1723-1729,共7页
以等几何分析为数值分析方法,针对三维结构的线弹性问题,以优化边界控制点坐标为设计变量,通过Coons体插值方法得到插值控制点对优化边界控制点的坐标导数,推导了单元刚度矩阵对控制点坐标变量的形状优化灵敏度方程,并对应力灵敏度和位... 以等几何分析为数值分析方法,针对三维结构的线弹性问题,以优化边界控制点坐标为设计变量,通过Coons体插值方法得到插值控制点对优化边界控制点的坐标导数,推导了单元刚度矩阵对控制点坐标变量的形状优化灵敏度方程,并对应力灵敏度和位移灵敏度方程进行了推导。数值算例证明该方法具有较高的优化效率,优化结果良好。 展开更多
关键词 等几何分析 三维结构 形状优化 灵敏度
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固体发动机星形药柱的形状优化分析 被引量:4
12
作者 雷勇军 袁端才 何煌 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期6-10,共5页
为了极大地提高发动机的结构完整性能,利用MSC.Nastran软件的结构优化功能,对星形药柱发动机进行了形状优化分析。探讨了发动机形状优化中位移模式和辅助模型的建立方法,根据发动机的结构和受力特点,建立了星形药柱的平面应变模型,对星... 为了极大地提高发动机的结构完整性能,利用MSC.Nastran软件的结构优化功能,对星形药柱发动机进行了形状优化分析。探讨了发动机形状优化中位移模式和辅助模型的建立方法,根据发动机的结构和受力特点,建立了星形药柱的平面应变模型,对星形药柱的控制参数进行了灵敏度分析,并在此基础上对星形药柱进行了形状优化。优化结果表明:增大星边夹角和顶弧倒角可有效地缓解应力应变的集中程度。 展开更多
关键词 固体发动机 形状优化 灵敏度分析 结构完整性
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地铁环境振动预测中链式结构振级落差灵敏度分析 被引量:2
13
作者 李宪同 张斌 +3 位作者 户文成 王小兵 王另的 李昊 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期99-103,共5页
针对地铁环境振动预测中使用的链式结构力学简化模型,利用灵敏度分析对链式结构中各参数变化对各振级落差影响规律进行系统研究;推导给出振级落差一阶灵敏度解析表达式和一种逆矩阵偏导数求解方法;并提出利用自由衰减时域段实测数据逆... 针对地铁环境振动预测中使用的链式结构力学简化模型,利用灵敏度分析对链式结构中各参数变化对各振级落差影响规律进行系统研究;推导给出振级落差一阶灵敏度解析表达式和一种逆矩阵偏导数求解方法;并提出利用自由衰减时域段实测数据逆求链式结构中各力学参数方法。研究结果表明:通过灵敏度分析可以确定链式结构中任一力学参数改变对其任一层振级落差影响程度,找出对系统动态响应影响较大的环节。该方法有助于提高环境振动预测精度。 展开更多
关键词 环境振动 链式结构 灵敏度分析 振级落差
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结构优化半解析灵敏度分析的改进算法 被引量:5
14
作者 陈飙松 张力丹 +1 位作者 鲁一南 程耿东 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期533-539,共7页
提出了结构半解析灵敏度分析的改进算法,该算法实现简便,对于设计变量摄动步长具有极佳的数值稳定特性。首先,从总体角度推导静力问题半解析法灵敏度分析新算法,提出了位移与应力灵敏度列式,并给出了算法实施途径;然后,将此思路推广于... 提出了结构半解析灵敏度分析的改进算法,该算法实现简便,对于设计变量摄动步长具有极佳的数值稳定特性。首先,从总体角度推导静力问题半解析法灵敏度分析新算法,提出了位移与应力灵敏度列式,并给出了算法实施途径;然后,将此思路推广于自振频率、屈曲临界荷载和瞬态响应等多种问题,提出了相应的计算步骤。以梁单元与壳单元等典型结构为例,开展了多个算例测试。测试表明,改进算法计算精度和效率均有提升,特别是设计变量步长有更大的数值稳定区域,为复杂工程结构形状优化的灵敏度分析提供了新途径。 展开更多
关键词 结构优化 半解析灵敏度分析法 形状优化 改进算法
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基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述 被引量:7
15
作者 陈上有 夏禾 战家旺 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2007年第8期148-155,共8页
车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优... 车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。 展开更多
关键词 车桥耦合振动 动力响应 灵敏度分析 小波分析 模态参数 损伤识别
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超大跨度斜拉桥随机地震响应参数敏感性分析 被引量:9
16
作者 武芳文 徐超 赵雷 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期107-113,共7页
斜拉桥跨度的增大,使得地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题之一。本文基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究。通过系统分析结构弹性模量(钢箱梁和索塔... 斜拉桥跨度的增大,使得地震动空间效应对结构地震反应的影响成为新的研究课题之一。本文基于随机振动理论,以苏通长江公路大桥为背景,对超大跨度斜拉桥在随机地震荷载作用下的动力响应展开研究。通过系统分析结构弹性模量(钢箱梁和索塔)、桩-土-结构动力相互作用、地震动模型、斜拉索振动效应以及模态组合数量对结构内力和位移的影响及其变化规律,掌握参数变化时,结构随机地震响应的变化范围是否可能因结构参数的变化而危及结构安全,为超大跨度桥梁的抗震设计和分析提供借鉴。 展开更多
关键词 桥梁工程 随机振动 桩-土-结构相互作用 地震动 斜拉索 模态 敏感性分析
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基于有限元分析计算设计灵敏度和网格更新的三维形状优化算法 被引量:11
17
作者 姚缨英 高昌燮 +1 位作者 柳在燮 谢德馨 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期130-136,共7页
该文提出一种用于含涡流电磁装备三维形状优化设计的新算法。在三维涡流场有限元分析的基础上,推导了复数形式的设计灵敏度和伴随向量计算公式。根据刚体弹性形变原理及其有限元分析,提出了形状优化计算过程中三维有限元网格更新的新方... 该文提出一种用于含涡流电磁装备三维形状优化设计的新算法。在三维涡流场有限元分析的基础上,推导了复数形式的设计灵敏度和伴随向量计算公式。根据刚体弹性形变原理及其有限元分析,提出了形状优化计算过程中三维有限元网格更新的新方法,该方法适用于各种形状优化系统,足以获得良好的网格质量和光滑的设计表面。该算法将性能分析、最速下降法与灵敏度计算以及网格更新有效结合,构成集成化设计系统,并成功地用于电磁屏蔽钢板和变压器油箱屏蔽的最优形状设计。 展开更多
关键词 三维涡流场 有限元分析 灵敏度 网格 三维形状优化算法 计算
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组合结构屈曲稳定性优化设计与灵敏度分析 被引量:2
18
作者 顾元宪 赵国忠 +2 位作者 张洪武 亢战 李云鹏 《宇航学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期127-132,共6页
本文研究了组合结构屈曲稳定性优化设计及灵敏度分析数值方法 ,讨论了屈曲临界荷载灵敏度对应力场和载荷的依赖关系、及其在尺寸和形状变量中的不同计算方法 ,将屈曲优化与静力和动力优化联合执行 ,在JIFEX软件中实现以解决复杂的结构... 本文研究了组合结构屈曲稳定性优化设计及灵敏度分析数值方法 ,讨论了屈曲临界荷载灵敏度对应力场和载荷的依赖关系、及其在尺寸和形状变量中的不同计算方法 ,将屈曲优化与静力和动力优化联合执行 ,在JIFEX软件中实现以解决复杂的结构优化问题。算例表明了优化方法在结构稳定性设计中的应用 。 展开更多
关键词 屈曲稳定性 灵敏度分析 组合结构 优化设计
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结构形状优化设计数值方法的研究和应用 被引量:32
19
作者 顾元宪 程耿东 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1993年第3期321-335,共15页
本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优... 本文论述了连续体结构形状优化设计数值方法的研究和应用进展,讨论了结构模型化、灵敏度分析、优化方法改进、优化实用软件开发以及同CAD技术相结合等问题,介绍了在结构优化设计软件MCADS中采用的方法,并通过工程实例说明了结构形状优化设计的应用及其价值。 展开更多
关键词 结构优化设计 软件 数值方法
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模态参数改进为目标的前视天线座结构研究 被引量:3
20
作者 陈进 何成善 +1 位作者 彭学文 刘明华 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2008年第6期39-42,共4页
针对前视天线座的结构研究,建立基于ANSYS的飞机天线座有限元模型,并对有限元模型进行模拟实际工况的两个极限位置的模态分析。从分析的结果与实际应用工况的要求出发,以固有频率为结构改进目标,利用参数修改对结构动态特性的影响以及... 针对前视天线座的结构研究,建立基于ANSYS的飞机天线座有限元模型,并对有限元模型进行模拟实际工况的两个极限位置的模态分析。从分析的结果与实际应用工况的要求出发,以固有频率为结构改进目标,利用参数修改对结构动态特性的影响以及局部质量、刚度的灵敏度分析的基本原理,对前视天线座的结构进行改进。改进设计后的前视天线座的低阶频率均远离激振频率及其整数倍,从而有效的避免共振的发生。并得出一种通过改变部件的局部质量、局部刚度来改进部件的固有频率、振型、等模态参数,进而集成改进装配体的动态性能的结构改进方法。 展开更多
关键词 振动与波 前视天线座 模态分析 灵敏度分析 结构改进设计
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