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大型土木结构多尺度模拟与损伤分析——从材料多尺度力学到结构多尺度力学 被引量:50
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作者 吴佰建 李兆霞 汤可可 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期321-336,共16页
从阐述重大土木工程结构安全运营面临的挑战性课题——结构多尺度力学问题开始,对多尺度力学中的材料多尺度模拟和结构多尺度模拟的工程背景、多尺度特征和关键研究内容进行比较性评述;在此基础上,重点介绍了对研究大型土木结构多尺度... 从阐述重大土木工程结构安全运营面临的挑战性课题——结构多尺度力学问题开始,对多尺度力学中的材料多尺度模拟和结构多尺度模拟的工程背景、多尺度特征和关键研究内容进行比较性评述;在此基础上,重点介绍了对研究大型土木结构多尺度力学问题可能有参考价值的材料多尺度模拟和分析方法如周期性异质材料问题的平均化与渐进分析方法、单位分解法和多尺度重构核函数法,以及大型土木结构多尺度模拟与分析领域的研究现状,由此引出结构多尺度力学研究中亟待解决的关键问题并加以评述;通过认识与比较结构多尺度与材料多尺度问题的共性与个性,文中综述了在大型土木结构多尺度问题的研究进程中可供参考的理论与方法,提出了这类结构多尺度力学问题研究的几个关键科学问题为:结构多尺度模拟中的连接与跨越问题、多尺度模型的修正和验证、结构损伤的时间多尺度模拟与分析、结构强度和损伤失效过程中多尺度分析的跨尺度敏感性与随机性因素,以及适用于大型土木结构多尺度模拟和计算分析的实施策略与技术. 展开更多
关键词 大型土木结构 结构多尺度力学 损伤演化 跨尺度连接
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散体系统冲击破碎的动力学分析 被引量:5
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作者 姜世平 于海龙 +2 位作者 芮筱亭 洪俊 黎超 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期247-251,共5页
针对球形粒子组成的散体系统,基于离散单元法,将球形粒子离散成弹簧-球单元系统,给出了离散单元的运动方程,建立了离散单元之间的弹性力和接触力的计算模型,并用Mohr-Coulomb型破坏准则判断粒子的破碎。运用上述方法,对圆筒内由脆性材... 针对球形粒子组成的散体系统,基于离散单元法,将球形粒子离散成弹簧-球单元系统,给出了离散单元的运动方程,建立了离散单元之间的弹性力和接触力的计算模型,并用Mohr-Coulomb型破坏准则判断粒子的破碎。运用上述方法,对圆筒内由脆性材料组成的散体系统在冲击载荷下的挤压破碎过程进行了数值模拟;计算过程中,跟踪散体系统中每个粒子在不同时刻的破碎情况;分析了散体系统冲击破碎过程数值模拟结果的主要影响因素。结果显示:数值模拟过程中需综合考虑计算精度和计算时间之间的平衡;相同的计算条件下,颗粒的初始堆积方式不同,计算得到的散体系统的破碎程度不同。 展开更多
关键词 固体力学 破碎 离散单元法 散体
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散粒体系统动力学仿真 被引量:3
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作者 姜世平 芮筱亭 +2 位作者 洪俊 戎保 刘志军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期2529-2532,2538,共5页
针对多面体粒子组成的散粒体系统,基于离散单元法,建立了每个散粒体的邻居目录,在邻居目录内以射线交叉法判断散粒体间的接触,给出了散粒体系统动力学的仿真方法,有效地实现了对散粒体系统接触碰撞动力学的数值仿真。该方法具有重要的... 针对多面体粒子组成的散粒体系统,基于离散单元法,建立了每个散粒体的邻居目录,在邻居目录内以射线交叉法判断散粒体间的接触,给出了散粒体系统动力学的仿真方法,有效地实现了对散粒体系统接触碰撞动力学的数值仿真。该方法具有重要的理论价值,可推广应用于众多工程领域的散粒体系统堆积、碰撞动力学仿真。 展开更多
关键词 散粒体 离散单元法 射线交叉法 接触碰撞
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高超声速气动热环境工程算法 被引量:15
4
作者 杨恺 高效伟 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2010年第4期19-23,共5页
对高超声速飞行器气动热环境工程算法进行研究。基于Prandtl边界层理论,将流场分为边界层外的无粘流场和边界层内粘性主导的区域,并将两者的工程算法相结合,发展了一套高超声速气动热的计算方法。对于无粘流区,边界层外缘参数的计算采... 对高超声速飞行器气动热环境工程算法进行研究。基于Prandtl边界层理论,将流场分为边界层外的无粘流场和边界层内粘性主导的区域,并将两者的工程算法相结合,发展了一套高超声速气动热的计算方法。对于无粘流区,边界层外缘参数的计算采用完全气体模型和平衡气体模型,利用等熵条件来确定;在边界层内部,基于参考焓方法,采用经典热流密度公式,确定物体表面的气动加热。采用此方法对一些简单三维外形进行了气动热计算,证明所述方法具有较高的精度。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 气动热环境 边界层理论 工程算法
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不确定性动力学系统上随机载荷识别改进算法 被引量:5
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作者 孙燕伟 吴邵庆 +1 位作者 李彦斌 费庆国 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期206-214,共9页
针对不确定性动力学系统,提出一种基于随机有限元模型的随机动载荷识别改进算法。假设载荷作用位置和系统随机参数已知,且随机系统参数和随机动载荷均服从高斯分布,利用K-L展开和混沌多项式展开分别表示系统随机参数和随机响应,建立随... 针对不确定性动力学系统,提出一种基于随机有限元模型的随机动载荷识别改进算法。假设载荷作用位置和系统随机参数已知,且随机系统参数和随机动载荷均服从高斯分布,利用K-L展开和混沌多项式展开分别表示系统随机参数和随机响应,建立随机系统的动力学方程;依据仅由随机动载荷引起的系统随机响应协方差和仅有系统随机参数引起的系统随机响应协方差之间的关系式,由随机动响应样本识别随机动载荷的统计特性。针对一悬臂梁结构开展数值仿真研究和试验验证。结果表明:所提出的基于混沌多项式展开的识别改进算法比现有的识别算法在方差识别精度上有了较大幅度的提高,该方法在不确定性系统随机水平较高时仍具有较好的识别精度。 展开更多
关键词 随机动载荷识别 不确定性系统 K-L展开 混沌多项式展开 数值仿真
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基于各向同性本构关系薄层单元的螺栓连接参数识别 被引量:19
6
作者 姜东 吴邵庆 +1 位作者 史勤丰 费庆国 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期35-40,共6页
针对螺栓连接建模与参数识别问题开展研究。基于各向同性本构关系薄层单元理论,提出螺栓连接结构接触面力学性能识别方法。对单个螺栓搭接及多个螺栓搭接两种结构分别进行有限元建模,忽略螺栓质量、螺孔影响,搭接界面采用各向同性本构... 针对螺栓连接建模与参数识别问题开展研究。基于各向同性本构关系薄层单元理论,提出螺栓连接结构接触面力学性能识别方法。对单个螺栓搭接及多个螺栓搭接两种结构分别进行有限元建模,忽略螺栓质量、螺孔影响,搭接界面采用各向同性本构关系的薄层单元模拟。根据试验模态参数构造优化问题,识别搭接界面薄层单元材料参数。结果表明,两种螺栓连接结构前四阶弯曲模态频率计算精度较高,薄层单元能准确反映接触界面力学性能。该方法适用于单个螺栓及螺栓较密集工况动力学精确模拟。 展开更多
关键词 螺栓连接 各向同性 薄层单元 参数识别
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基于区间分析的不确定性结构动力学模型修正方法 被引量:24
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作者 姜东 费庆国 吴邵庆 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期352-358,共7页
提出了一种基于区间分析的不确定性有限元模型修正方法。在区间参数结构特征值分析理论和确定性有限元模型修正方法基础上,假设不确定性与初始有限元模型误差均较小,采用灵敏度方法推导了待修正参数区间中点值和不确定区间的迭代格式。... 提出了一种基于区间分析的不确定性有限元模型修正方法。在区间参数结构特征值分析理论和确定性有限元模型修正方法基础上,假设不确定性与初始有限元模型误差均较小,采用灵敏度方法推导了待修正参数区间中点值和不确定区间的迭代格式。以三自由度弹簧-质量系统和复合材料板为例,采用拉丁超立方抽样构造仿真试验模态参数样本,开展仿真研究。结果表明,当仿真试验样本能准确反映结构模态参数的区间特性时,方法的收敛精度和效率均较高;修正后计算模态参数能准确反映试验数据的区间特性。所提出方法适用于解决试验样本较少,仅能得到试验模态参数区间的有限元模型修正问题。 展开更多
关键词 模型修正 不确定性 区间分析 有限元
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厚基础,重实践,强能力——基础力学课程教学的创新与实践 被引量:9
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作者 周志红 黄跃平 李兆霞 《东南大学学报(哲学社会科学版)》 CSSCI 北大核心 2011年第S1期249-251,共3页
为了培养学生的创新能力和工程实践能力,提高力学课程的教学质量,我们在长期的基础力学课程教学中逐步摸索出"厚基础,重实践,强能力"的教学理念和新型的教学方式,通过精心备课环节、精选例题和习题、教学技术方面、开展研究... 为了培养学生的创新能力和工程实践能力,提高力学课程的教学质量,我们在长期的基础力学课程教学中逐步摸索出"厚基础,重实践,强能力"的教学理念和新型的教学方式,通过精心备课环节、精选例题和习题、教学技术方面、开展研究型教学和自主研究型创新实验教学的方面的实践,使我们的"厚基础,重实践,强能力"的基础力学教学理念得到贯彻实施,取得了很好的效果。 展开更多
关键词 力学课程 基础 实践 能力 研究型教学
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数字图像相关方法在土木测试领域中的实验研究 被引量:30
9
作者 孙伟 何小元 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期271-275,共5页
针对传统接触式测试方法(如电测法等)在土木工程领域中的局限性,开展了数字图像相关(Digitalimage correlation,DIC)方法在该测试领域的应用研究。采用橡胶带的拉伸实验来验证DIC方法的测量精度,具体的实验测试内容包括:基于空域和频域... 针对传统接触式测试方法(如电测法等)在土木工程领域中的局限性,开展了数字图像相关(Digitalimage correlation,DIC)方法在该测试领域的应用研究。采用橡胶带的拉伸实验来验证DIC方法的测量精度,具体的实验测试内容包括:基于空域和频域相结合的混合相关法,开展了建筑膜材的双轴拉伸实验,测量了膜材的力学参数;基于仿射变换的相关迭代法,开展了钢管混凝土框架梁柱连接模型的转角测量与分析实验,测量了加强环式连接的弯矩转角关系;基于时间序列DIC和高速摄影成像技术,开展了自由振动状态下拉索模型的动力学参数识别的实验研究。实验结果验证了这一新型检测手段用于测试建筑材料及结构的力学性能的可靠性与精度。 展开更多
关键词 相关方法 建筑膜材 钢管混凝土框架梁柱连接 拉索模型
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动态力学热分析法测定合成薄膜的力学性能 被引量:3
10
作者 董萼良 康新 +2 位作者 林保平 何小元 汪凤泉 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 2003年第4期302-303,共2页
讨论了动态力学热分析测试方法 ,并利用强迫非共振拉伸模式测定了厚度为 37μm的聚酰亚胺 /二氧化硅合成薄膜的力学性能。文章给出了测得的动态杨氏模量随温度的变化曲线 。
关键词 力学性能 聚酰亚胺/二氧化硅 合成薄膜 动态力学热分析法 测定 杨氏模量 材料改性
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基于高速图像采集与时间序列图像相关的微陀螺动力学特性测试 被引量:3
11
作者 杨福俊 孙伟 +2 位作者 蒋明 何小元 董萼良 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期347-351,共5页
研究微结构与微机械电子系统(MEMS)的动力学特性测量与试验方法,对于优化MEMS的结构设计以及提高其可靠性与稳定性具有重要的意义。基于高速图像采集技术和数字图像相关方法,提出了一种用于MEMS动力学特性测试与研究的时间序列数字图像... 研究微结构与微机械电子系统(MEMS)的动力学特性测量与试验方法,对于优化MEMS的结构设计以及提高其可靠性与稳定性具有重要的意义。基于高速图像采集技术和数字图像相关方法,提出了一种用于MEMS动力学特性测试与研究的时间序列数字图像相关方法。由于数字图像相关方法是以图像子区作为单元通过相关搜索计算出相关动力学参量,如同在试件上安装没有任何附加质量和附加力的影响的“微传感器”,因此该方法对试件表面要求低,测试结构简单,测量的数据精度高,可靠。给出了用该方法对稳定谐振和自由阻尼振动情况下微陀螺的动力学特性的测试结果,为进一步研究分析微陀螺的稳定性提供了重要的参数。 展开更多
关键词 计量学 微机械电子系统 微陀螺 动力学特性测试 时间序列数字图像相关方法
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XOS训练反馈仪测试结果的力学和医学临床分析 被引量:8
12
作者 杨福俊 何小元 +1 位作者 刘永丰 苏建新 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 2003年第6期355-357,共3页
关键词 XOS训练反馈仪 测试结果 力学 医学临床分析
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发射药床挤压破碎动力学仿真 被引量:4
13
作者 洪俊 芮筱亭 费庆国 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1018-1021,共4页
低温发射药床挤压破碎是导致膛炸的根本原因。将建立在离散单元法基础上的弹簧-球单元破碎模型应用到散粒体系统动力学仿真中,建立了伴随破碎的散粒体系统动力学仿真方法。将该方法应用到动态压缩装置中的发射药床挤压破碎的数值仿真中... 低温发射药床挤压破碎是导致膛炸的根本原因。将建立在离散单元法基础上的弹簧-球单元破碎模型应用到散粒体系统动力学仿真中,建立了伴随破碎的散粒体系统动力学仿真方法。将该方法应用到动态压缩装置中的发射药床挤压破碎的数值仿真中,并对破碎后的发射药床表面积增加量进行了统计。数值仿真结果与试验结果基本一致,说明数值仿真的正确性,为进一步研究发射装药发射安全性提供了理论基础。 展开更多
关键词 发射药床 散粒体系统 破碎 离散单元法 仿真
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基于数字散斑相关法的金属材料力学性能的测试 被引量:8
14
作者 米红林 何小元 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第6期146-148,共3页
数字散斑相关技术以其非接触,可以采用自然光,甚至利用材料表面天然纹理就可以进行位移、应变测试,在土木、机械和生物医学领域等得到了广泛应用,被学术界和工业界进一步研究和工程中所采用。为明确硬质材料受力后的位移分布和应变分布... 数字散斑相关技术以其非接触,可以采用自然光,甚至利用材料表面天然纹理就可以进行位移、应变测试,在土木、机械和生物医学领域等得到了广泛应用,被学术界和工业界进一步研究和工程中所采用。为明确硬质材料受力后的位移分布和应变分布,为应用提供实验依据。在金属材料位移场和应变场的测试中采用了高精度的数字散斑相关技术,并利用自然光对金属材料进行了非接触式测量,得到了由外力引起的横向和纵向的变形及应变等力学参量,数字散斑所测结果与电阻应变计结果吻合较好。表明数字散斑相关测量技术应用于硬质材料力学参量有效,能够较好地解决了力学量测试工作。 展开更多
关键词 光学测量 数字散斑相关技术 金属材料
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聚酰亚胺改性研究中的力学性能测试 被引量:1
15
作者 董萼良 康新 +2 位作者 林保平 何小元 汪凤泉 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期213-217,共5页
讨论了动态力学热分析测试方法,并提出利用数字散斑相关方法测量聚酰亚胺/SiO2合成薄膜的力学性能.为了解决数字散斑相关法不能直接测量较大变形的缺陷,还提出了多级相关算法,并利用亚像素搜索和双线性插值作数据处理.同时又给出了用两... 讨论了动态力学热分析测试方法,并提出利用数字散斑相关方法测量聚酰亚胺/SiO2合成薄膜的力学性能.为了解决数字散斑相关法不能直接测量较大变形的缺陷,还提出了多级相关算法,并利用亚像素搜索和双线性插值作数据处理.同时又给出了用两种测试方法测量的杨氏模量,并作了比较分析. 展开更多
关键词 聚酰亚胺/SiO2 薄膜 动态力学热分析 数字散斑相关法 力学性能
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声-固耦合系统高频局部能量响应的FEM-SmEdA分析 被引量:1
16
作者 王攀 陈强 +3 位作者 李彦斌 费庆国 吴邵庆 张鹏 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期590-601,共12页
针对高频激励下声-固耦合系统的局部能量响应预示问题,采用有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA)相结合的方法预示复杂声-固耦合系统局部能量响应.首先,以平板/声腔耦合系统为研究对象,验证FEM-SmEdA方法的准确性;随后,为了验证该... 针对高频激励下声-固耦合系统的局部能量响应预示问题,采用有限元(FEM)和统计模态能量分布分析(SmEdA)相结合的方法预示复杂声-固耦合系统局部能量响应.首先,以平板/声腔耦合系统为研究对象,验证FEM-SmEdA方法的准确性;随后,为了验证该方法的适用性,分别将该方法应用于湍流边界层(TBL)激励下平板/声腔耦合系统局部响应预示及加筋舱段/声腔耦合系统局部响应预示.利用双模态方程法(DMF)对基于FEM-SmEdA法的TBL激励作用下结构局部响应预示结果进行验证,基于FEM-SmEdA方法揭示TBL激励作用下舱段结构和声腔的能量分布随频率的变化规律,并研究加筋对声-固耦合系统能量分布的影响.结果表明:FEM-SmEdA 方法能够准确地预示高频环境下声-固耦合系统的局部能量响应;该方法适用于TBL激励下结构局部响应预示;随着分析频率的升高,舱段和声腔的能量分布更加均匀;加筋后结构的能量分布更加均匀,加筋对声腔能量响应的抑制更加明显. 展开更多
关键词 声-固耦合系统 统计模态能量分布分析 模态能量 能量分布 有限元法
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组合煤岩冲击倾向电荷判据试验研究 被引量:15
17
作者 肖晓春 金晨 +3 位作者 赵鑫 丁鑫 代连朋 徐军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1620-1628,共9页
针对深部煤层冲击倾向指标评价冲击危险出现的差异现象,开展了煤、岩石和组合试样冲击倾向指标试验研究,对组合煤岩试样破裂过程的电荷信号进行监测。试验结果表明:顶、底板岩石对煤体的冲击倾向有显著影响,岩石厚度越大,冲击倾向指标越... 针对深部煤层冲击倾向指标评价冲击危险出现的差异现象,开展了煤、岩石和组合试样冲击倾向指标试验研究,对组合煤岩试样破裂过程的电荷信号进行监测。试验结果表明:顶、底板岩石对煤体的冲击倾向有显著影响,岩石厚度越大,冲击倾向指标越高;组合试样破裂过程的力-电荷变化具有一致性,冲击倾向性强的组合试样,其应力强化直至破坏阶段的电荷信号幅值相差显著。由此提出了组合煤岩峰后电荷变化率冲击倾向判据。回采面的电荷监测表明,冲击危险发生过程获得的电荷变异系数迅速升高和衰减以及试验获取的峰后电荷变化率的量化分析结果相一致,从而验证了峰后电荷变化率作为冲击倾向判据的正确性,为形成深部开采条件下组合煤岩冲击危险及发生几率的电荷预测方法提供了试验指导,为煤岩体失稳破坏预测、矿井动力显现预警提供了试验依据。 展开更多
关键词 组合煤岩 冲击倾向 峰后电荷变化率 电荷变异系数 量化分析
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组合煤岩破裂声发射特性和冲击倾向性试验研究 被引量:13
18
作者 肖晓春 金晨 +3 位作者 潘一山 丁鑫 赵鑫 徐军 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期102-107,共6页
为完善冲击地压灾害预测判据,通过试验研究煤、岩石和组合煤岩3类试样的声发射(AE)特性及冲击倾向性规律。结果表明:组合结构中的岩体对煤体的力学性质和冲击倾向性有显著影响。试样的载荷-冲击倾向-声信号变化具有一致性,随着冲击倾向... 为完善冲击地压灾害预测判据,通过试验研究煤、岩石和组合煤岩3类试样的声发射(AE)特性及冲击倾向性规律。结果表明:组合结构中的岩体对煤体的力学性质和冲击倾向性有显著影响。试样的载荷-冲击倾向-声信号变化具有一致性,随着冲击倾向从弱至强变化,AE信号分布呈密集连续-脉冲连续-瞬时脉冲的特征。分析大量不同冲击倾向性试样的AE量化数据发现,试样冲击倾向性越强,其峰后AE振铃计数和能量变化率越高,由此可将峰后AE振铃计数和能量变化率作为冲击倾向性判据。 展开更多
关键词 声发射(AE) 组合煤岩 力学性质 冲击倾向性 振铃计数变化率 能量变化率
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基于主列筛选的动态测试传感器配置方法研究 被引量:11
19
作者 费庆国 李爱群 +1 位作者 缪长青 张令弥 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期543-549,共7页
动态测试是获取结构真实动态特性的重要手段之一,传感器配置对于保证动态测试数据的信息量有着重要的影响.尤其是对以试验模态分析为目标的动态测试,传感器配置对于模态分辨率更是决定性因素.在振型独立性的基础上,提出了一种基于主列... 动态测试是获取结构真实动态特性的重要手段之一,传感器配置对于保证动态测试数据的信息量有着重要的影响.尤其是对以试验模态分析为目标的动态测试,传感器配置对于模态分辨率更是决定性因素.在振型独立性的基础上,提出了一种基于主列筛选的传感器配置方法.与现有的逐步累积类或逐步消减类方法相比,该方法无需迭代,一次选择所有测试自由度,计算量小.为了量化比较传感器配置的效果,定义了4个度量指标.采用卫星天线模型进行了数值仿真,结果验证了基于主列筛选的传感器配置方法的有效性. 展开更多
关键词 动态测试 传感器配置 振型独立性 主列筛选 数值仿真
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复合材料加筋板计及热效应的声-固耦合分析 被引量:15
20
作者 李彦斌 张鹏 +1 位作者 吴邵庆 费庆国 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期531-540,共10页
高超声速飞行器在服役时会面临高温、振动和噪声等环境,声-固耦合是其设计环节备受关注的问题之一。针对飞行器典型复合材料加筋板,采用有限元-边界元法从三种工况开展加筋板的声-固耦合分析,即仅考虑高温对材料力学性能的影响(工况一)... 高超声速飞行器在服役时会面临高温、振动和噪声等环境,声-固耦合是其设计环节备受关注的问题之一。针对飞行器典型复合材料加筋板,采用有限元-边界元法从三种工况开展加筋板的声-固耦合分析,即仅考虑高温对材料力学性能的影响(工况一)、仅考虑热应力对结构刚度的影响(工况二)、同时考虑二者的影响(工况三)。结果表明:高温引起的材料力学性能改变降低了板的固有频率,使响应峰值升高并向低频处移动;附加热应力的存在整体上降低了板的固有频率并改变了模态振型,引起响应峰值频率向高频处移动,并在整体上抑制了加速度响应;同时考虑二者的影响时,应力响应显著增大,加速度响应显著减小,且响应峰值频率位于工况一与工况二之间;高温对声压响应影响不大。 展开更多
关键词 复合材料加筋板 声-固耦合 热效应 有限元-边界元
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