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绝对节点坐标方法的模型降噪研究 被引量:2
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作者 张志刚 周翔 +2 位作者 毛红生 王胜永 宋慧涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期139-146,169,共9页
绝对节点坐标方法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)已成功应用于大变形柔性多体系统动力学问题的建模与仿真分析,但由于节点参数多且自身包含复杂高阶模态,其系统动力学方程的刚性问题突出。目前广泛采用的隐式算法的核心... 绝对节点坐标方法(absolute nodal coordinate formulation,ANCF)已成功应用于大变形柔性多体系统动力学问题的建模与仿真分析,但由于节点参数多且自身包含复杂高阶模态,其系统动力学方程的刚性问题突出。目前广泛采用的隐式算法的核心步骤是通过数值阻尼滤除高频响应,但求解效率仍难以令人满意。基于在建模中滤除高频分量的思想,用一小段时间区间内的平均应力代替弹性力虚功率中的瞬时应力,推导了包含附加惯性项和附加阻尼项的绝对节点坐标单元模型降噪列式。通过调整平均应力所在时间区间长度参数即可消除系统方程的过高频率,使常规显式算法也能应用于传统刚性问题的仿真求解。数值算例表明采用绝对节点坐标单元模型降噪列式可极大降低数值仿真求解难度,在保证计算精度的同时计算效率得到大幅提升。 展开更多
关键词 绝对节点坐标方法(ANCF) 高频 刚性问题 数值阻尼 弹性力虚功率
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约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观拓扑优化设计 被引量:1
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作者 房占鹏 冉凯文 +2 位作者 田淑侠 肖艳秋 王猛 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2022年第4期60-66,共7页
针对约束阻尼板的减振优化设计问题,提出一种约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观拓扑优化方法。黏弹性阻尼层由三维单胞组成,采用代表体元法对三维单胞的等效材料属性进行分析。在对三维单胞施加边界条件时,考虑三维单胞上下表面受到约束层... 针对约束阻尼板的减振优化设计问题,提出一种约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观拓扑优化方法。黏弹性阻尼层由三维单胞组成,采用代表体元法对三维单胞的等效材料属性进行分析。在对三维单胞施加边界条件时,考虑三维单胞上下表面受到约束层和基层约束的影响,在此基础上建立约束阻尼结构的宏观有限元模型。以宏观结构模态损耗因子最大化为优化目标,建立约束阻尼结构的黏弹性阻尼层细观结构拓扑优化模型。分析了优化目标函数关于设计变量的灵敏度,采用优化准则法对建立的优化模型求解。对建立的周期开孔的约束阻尼板有限元模型进行模态分析,与细分网格法对比,考虑边界约束的代表体元法计算得到的固有频率和模态损耗因子最大误差分别为0.09%和3.60%,而传统均匀化方法计算得到的固有频率和模态损耗因子最大误差分别为1.18%和6.59%,可见考虑边界约束的代表体元法的计算精度要高于传统均匀化方法。以黏弹性阻尼材料体积分数0.4为约束条件,分别以一阶、二阶和三阶模态损耗因子最大化为优化目标,对约束阻尼板的黏弹性阻尼层细观构型进行优化。结果表明,黏弹性阻尼层细观优化构型与目标阶次的模态振型和模态剪切应力方向相关;在黏弹性阻尼材料使用量减少了60%的情况下,优化结构的目标一阶、二阶和三阶模态损耗因子分别增加了3.70%、14.86%和10.22%,共振响应峰值分别减小了9.71%、10%和13.33%,验证了优化方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 黏弹性阻尼材料 代表体元法 细观拓扑优化 模态损耗因子
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一种高阶频率可控的大变形梁单元
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作者 张志刚 王栋银 +2 位作者 马新旋 王良文 王才东 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期14-20,68,共8页
针对大变形梁刚柔耦合系统数值仿真效率低的问题,提出一种高阶频率可控的平面梁单元。选取节点位置矢量和首末两端节点处的轴向位置梯度矢量为整体参数,利用三次样条插值构造梁的形心线;依据Euler-Bernoulli梁变形假设,由形心线切向确... 针对大变形梁刚柔耦合系统数值仿真效率低的问题,提出一种高阶频率可控的平面梁单元。选取节点位置矢量和首末两端节点处的轴向位置梯度矢量为整体参数,利用三次样条插值构造梁的形心线;依据Euler-Bernoulli梁变形假设,由形心线切向确定梁截面转角。从在模型层面滤除系统高频分量入手,采用一小段时间域内的平均内力代替虚功率方程中的瞬时内力,推导包含附加惯性项和阻尼项的大变形梁的控制方程。通过调整平均内力的时间区间长度参数,实现对系统方程中高频分量的控制,从而使常规显式算法也能被应用于传统刚性问题的仿真求解。数值算例表明应用所提出的大变形梁单元对刚柔耦合系统建模,能够在保证计算精度的同时大幅提升仿真求解效率。 展开更多
关键词 振动与波 大变形梁 高频分量 三次样条 刚性问题 刚柔偶合
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基于几何精确Euler-Bernoulli梁单元的柔顺机构动力学分析
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作者 张志刚 周翔 +1 位作者 毛红生 王胜永 《轻工学报》 CAS 北大核心 2021年第3期70-78,共9页
基于几何精确梁理论(GEBT),研究大变形柔顺机构的动力学建模与仿真求解问题:依据Euler-Bernoulli梁变形假设,构造严格满足梁截面与形心线切向垂直关系的大变形梁单元变形场;利用虚功率原理推导几何精确Euler-Bernoulli梁单元的节点力、... 基于几何精确梁理论(GEBT),研究大变形柔顺机构的动力学建模与仿真求解问题:依据Euler-Bernoulli梁变形假设,构造严格满足梁截面与形心线切向垂直关系的大变形梁单元变形场;利用虚功率原理推导几何精确Euler-Bernoulli梁单元的节点力、质量矩阵及广义外力,对柔顺四连杆机构和空间圆弧导向柔顺机构两种典型柔顺机构建立精确动力学模型,并进行仿真对比.仿真结果表明,与绝对节点坐标(ANCF)梁单元模型和ADAMS的数值结果相比,采用几何精确Euler-Bernoulli梁单元进行柔顺机构动力学仿真分析在计算效率和计算精度上均具有优越性. 展开更多
关键词 柔顺机构 几何精确梁理论 EULER-BERNOULLI梁 大变形 动力学仿真
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