摘要：采用固体各向同性材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization,SIMP)进行动力拓朴优化通常在优化过程中会出现虚假的局部振动模态,为消除这种虚假模态产生的不利影响,提出了移频与虚假模态识别相结合的通用方法.研究中考虑以材料体积为约束、结构基频最大化为目标的优化模型,并采用节点设计变量描述设计域内材料分布.基于虚假模态的特性,首先在特征值分析中应用移频方法排除特征值接近于零的低阶虚假模态,然后再依据虚假模态识别准则判定并剔除其他可能存在的虚假模态,从而可以高效可靠地确定结构真实的固有振动模态.数值算例表明,提出的方法可以有效地消除动力拓扑优化中虚假模态可能产生的不利影响,并保证优化解的可靠性.

摘要：微重力模拟下的地面试验是验证隔振器能否在轨可靠工作的重要措施之一。通常采用悬吊法进行微重力模拟时,悬吊弹簧局部模态处的振动很容易引入隔振上平台。针对悬吊弹簧阻尼低,局部模态振动限制主动隔振控制性能的问题,采用PVC胶带与悬吊弹簧并联的方式提高弹簧阻尼;建立了微重力模拟装置中加胶带悬吊弹簧的连续动力学模型,对比研究纯悬吊弹簧模态振动和加胶带悬吊弹簧模态振动对隔振上平台的影响;搭建了地面试验验证系统并通过试验验证了悬吊弹簧动力学模型的准确性。试验结果表明,粘贴PVC胶带能够起到增加悬吊弹簧阻尼的效果,可以将弹簧的模态振动降低到1μg以下,从而减小模态振动对被动隔振的影响,并有效缓解模态振动对主动隔振控制性能的限制,这种状态能够更准确地反应在轨工作状态。

摘要：使用拓扑优化技术进行结构自然频率最大化设计时的主要问题是结构空洞区域可能出现的局部模态现象。采用刚度矩阵和质量矩阵求解动力学特征方程,通过算例分析了结构密度差异、惩罚因子对自然频率和模态的影响以及局部模态现象产生的原因。结果表明,由于实体各向同性材料惩罚函数法(SIMP)使用了指数惩罚因子,空洞区域的密度与刚度差异远远大于实体区域,导致空洞区域局部模态的产生。分析了局部模态的产生过程,给出了结构自然频率和模态相对实体-孔洞区域密度的比值以及惩罚因子的变化趋势。同时,基于传统体胞微结构均匀化等效模型方法,提出了描述结构空洞区域的多种体胞微结构,计算证实这些微结构形式均可有效地避免局部模态的发生。

摘要：针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化。仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径。

摘要：本文建立了斜拉桥的精细化面内动力学模型,并开展了相应的自振特性分析.首先利用Hamilton变分原理推导了斜拉桥的运动方程,利用边界条件确定了斜拉桥线性化模型的频率方程.然后以双塔三跨斜拉桥为例开展数值分析,通过对比有限元结果验证了数值方法的正确性.同时引入局部化因子定量说明斜拉桥固有模态的特性.最后讨论了不同结构参数、索梁相互作用和结构体系对斜拉桥自振特性的影响.结果表明当系统的固有频率接近纯索频率时,斜拉桥的固有模态将呈现局部特性.同时索梁相互作用明显影响低阶非局部模态,相反可以忽略对高阶固有频率的影响.

摘要：在基于变密度法的传统结构基频拓扑优化中,会遇到局部模态的现象。根据实体材料阈值提取实体材料区域,有限元分析被限制在实体材料中进行,避免了局部模态的出现。利用图形学的膨胀算子扩展出实体材料的虚拟边界,并利用滤波器将实体材料的敏度延拓至虚拟边界,根据敏度实现被移除材料的重现。动态设计域由实体材料和虚拟边界构成,并在迭代过程中根据背景网格信息动态重构设计域和有限元模型。此外,对于优化过程中可能出现的孤岛和非流形点等不稳定结构,通过火烧法识别并将其从实体材料中删除,进而稳定优化过程。所提方法被集成到COMSOL软件中,并通过几个数值算例,证明了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够有效的避免局部模态问题,获得稳定的收敛解。

摘要：在框架结构动力分析中,往往是把填充墙质量集中在楼层处进行求解。文中考虑填充墙实际分布对结构自振特性的影响,通过传递矩阵法求解结构自振频率和振型,并进一步分析了高阶频率的分布规律。结果表明,与采用集中质量模型的振型叠加法相比,填充墙的竖向质量分布会对框架结构高阶频率产生很大影响;框架结构的高阶模态具有局部性和密集分组的特性;同时,竖向质量分布不均匀所产生的失谐足以影响结构振型的整体性。

摘要：自适应成长法是一种基于自然界分支系统形成机制的薄壁结构加筋拓扑优化设计方法。针对现有自适应成长法在结构自振频率拓扑优化设计中存在局部模态的问题,提出一种多项式材料插值模型;为了提高算法的收敛性,将基于仿生学的基因遗传特性引入灵敏度信息处理中,并运用敏度过滤技术解决数值不稳定问题。针对简支和固支的典型板壳结构算例进行加筋优化,设计结果表明,提出的方法可得到形态清晰的加强筋布局;进一步分析了简支约束方式和固支约束方式在结构自振频率拓扑优化问题中的影响,结果表明,虽然2种约束方式下结构的一阶振型相同,但由于约束点自由度的差异,得到的加强筋布局并不相同。分析2种约束方式下优化设计结果的自振性能,发现在固支约束方式下得到的加筋结构的第一阶频率比简支约束方式下的加筋结构高7%以上,因此在实际工程应用中,当结构边界约束条件不明确的情况下,可选择固支作为设计模型的约束方式。

摘要：当前工程结构设计大多基于成熟的线性振动理论,未综合考虑非线性、多尺度等特性的影响,导致各类工程振动问题频发,减振措施失效.首先,本文以质量弹簧系统为例,对系统刚度比和质量比等关键参数开展分析,指出刚度比对系统模态具有显著影响;再者,简述大跨桥梁动力学研究现状,从系统全局动力学角度,根据非线性动力学分析和有限元分析,提出工程结构多刚度尺度概念,分析并指出多刚度尺度耦合系统的全局模态、局部模态和混合模态基于不同刚度尺度的定义.为建立桥梁全局动力学模型和理论,桥梁非线性动力学研究奠定基础.

摘要：GB26511—2011《商用车前下部防护要求》法规目前已经正式发布。本法规的实施将减少小型车钻入卡车前下部事故当中的乘员伤亡率，同时也促进我国卡车碰撞安全领域的发展。本期东方时评探讨该法规在实际执行中遇见的问题。从商用车前下防护装置设计的技术角度而言，需要综合考虑总布置、结构刚度与局部模态。其设计难度远远大于商用车后下防护装置。商用车前下防护装置的设计。必须要引入模块化概念．做到全系列车型共用一套前下防护装置。