摘要：为了推动功能梯度材料(FGM)在高超音速飞行器热防护结构设计中的应用,旨在探讨不同温度场对热防护壳模态频率的影响,提供热防护壳动力学设计参考。从陶瓷金属基FGM的热物性参数模型入手,结合圆柱薄壳能量原理,建立FGM圆柱壳的模态方程。在此基础上,首先分析热物性参数变化规律对FGM壳模态频率的影响,然后探讨考虑热应力后不同热环境下FGM壳模态频率的变化规律。结果表明,FGM物性参数变化对模态频率的影响没有热力耦合影响明显;温度梯度300 K时,热应力和热变形对模态频率起主导作用。

摘要：作为扭力梁的关键组成部分,横梁对扭力梁模态频率有着重要影响,为从本质上探究横梁结构大变形下对模态频率的作用机理,以在概念设计阶段为扭力梁结构提供设计参考,开展了扭力梁横梁结构参数对模态频率的影响分析.将扭力梁模型抽象为具有定性特点的简化模型,采用Hypermesh建立了相应有限元模型;选取横梁水平位置、开口方向以及开口角度大小等横梁主要参数作为研究对象,采用Hypormorph网格变形以及模型重建的方法改变横梁结构参数,分析了这些参数对扭力梁扭转以及垂直弯曲模态频率的影响规律,得到了以上横梁参数与相关模态频率的特性关系曲线.结果表明:扭力梁模态频率随着横梁开口角度的增大呈线性递减,随着横梁开口方向的改变其各阶模态频率呈正弦变化,以及横梁在远离衬套后会使扭力梁各阶模态频率呈下降趋势.根据扭力梁作用机理分析上述结论,对扭力梁简化模型进行了优化,在不改变横梁质量的情况下,仅优化上述三项横梁结构参数即可较大幅度提高扭力梁模态频率,有效论证了作用机理分析的准确性.

摘要：当结构的某一模态频率与其受迫力的频率相接近时,会引起结构的共振,因此需科学地计算结构的模态频率;文中以一换流变压器铁心为研究对象进行模态仿真,考虑铁心材料属性和边界条件这些输入变量的随机不确定性,经中心合成设计抽样法获得其输入变量的样本集,再通过响应曲面模型建立起各阶模态频率与各输入变量间的函数表达式,用该函数代替铁心模态频率仿真结果,通过蒙特卡罗模拟法获得各阶模态频率的统计参数,以及其概率灵敏度分析,并对该响应曲面模型函数进行方差分析。

摘要：研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态频率,且频率随谐振参数的变化出现分岔.通过对谐振参数的设计和调节,装置可以获得所需的特性和谐振频率.

摘要：合理的高速车体结构设计不仅能最大程度发挥车体结构的承载能力,也能减小车体振动,提高乘坐舒适度。为研究车体结构参数对车体模态频率的影响,建立了车体结构有限元分析模型,深入分析车体结构各部件主要尺寸的厚度变化对车体模态特性的影响,得到了内外地板、侧墙内壁及车顶等厚度尺寸对车体垂弯、扭转和菱形模态频率影响规律。结果表明,车顶厚度的变化对车体模态频率及车体弯扭频率比的影响最大,从而为车体结构的动态设计提供依据。

摘要：研究了内环向加筋功能梯度(functionally graded materials,FGMs)圆柱壳的模态频率。首先,运用Mori-Tanaka模型建立分离式和整体式加筋FGMs圆柱壳的材料属性;然后,基于三阶剪切变形理论推导了加筋FGMs圆柱壳自由振动的能量模型;在此基础上,结合圆柱壳的最小势能原理与Rayleigh-Ritz法,推导了加筋FGMs圆柱壳的模态频率方程,通过算例验证了模型的正确性和有效性;最后,探讨了加筋设计方式、加筋数量和加筋位置对圆柱壳模态频率的影响。结果表明:分离式加筋对温度的敏感性更弱,但有利于提高圆柱壳的模态频率;加筋数目对圆柱壳模态频率的影响具有收敛性;加筋的非均匀位置参数与圆柱壳几何参数存在相互匹配关系,对圆柱壳模态频率的影响较为复杂;加筋截面高度相比截面宽度,对圆柱壳模态频率更为敏感。

摘要：提出一种同时使用模态频率和有效模态质量作为目标量的残差进行结构动力学有限元模型修正的新方法。有效模态质量不但可以为结构动力学分析提供一种判断振动模态重要程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了基于灵敏度分析的模型修正实现过程以及有效模态质量的概念,推导了有效模态质量对设计参数的灵敏度,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示所有修正参数都回到了设定的目标值,即使当模态频率和有效模态质量等特征量都存在5%的高斯白噪声时,修正后在修正频段内特征量的均方误差都小于0.4%。研究表明,基于模态频率和有效模态质量的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。

摘要：针对以几何和性能指标精确性为目标的复合材料结构相似颤振模型制造问题,基于复合材料层合板的弯扭耦合效应,提出一种在模型蒙皮内侧增加复合材料铺层,改变模型刚度分布,并辅以质量分布调整,从而实现颤振模型模态频率误差修正的方法。通过分析误差性质,结合具体制造工艺,将模态频率误差转化为刚度误差。以模型结构动力学有限元分析为基础,采用连续二次规划的优化策略,建立以模态频率误差反求新增铺层方式的误差修正方案的优化设计。对某大展弦比机翼的颤振模型主盒段进行数值分析,分别以弯曲频率误差和扭转频率误差的修正为例,证明该误差修正方法的有效性。同时该方法对以性能精确性为目标的高性能产品制造具有借鉴意义。

摘要：针对机械结构裂纹扩展预测问题,研究了基于模态频率下降率的V型缺口梁裂纹扩展速率模型。设计了V型缺口梁的疲劳裂纹扩展实验系统,完成了4个试件的模态频率和裂纹扩展实验测试。基于实验结果,讨论了影响V型缺口梁裂纹扩展行为的因素,应用Pairs模型拟合了V型缺口梁的裂纹扩展速率方程,探讨了模态频率下降率与应力强度因子的关系。结合模态频率下降率与裂纹扩展长度及循环加载次数的关系,建立了基于模态频率下降率的裂纹扩展速率模型。结果表明,V型缺口梁的裂纹扩展速率随模态频率下降率增加单调递增,裂纹尖端的应力强度因子幅值也随模态频率下降率增加单调递增,基于模型预测的裂纹扩展速率与实验结果基本吻合。所提出的基于模态频率的裂纹扩展速率模型有助于梁的裂纹扩展监测。

摘要：研究含孔隙金属陶瓷功能梯度圆柱壳在热荷载、弹性基础以及轴向荷载作用下的模态频率。首先,采用Voigt模型以及Sigmoid型分段体积分数模型分析功能梯度材料与温度相关的材料属性;然后,基于Sanders壳体理论和Rayleigh-Ritz法推导出功能梯度圆柱壳的模态频率方程;其次,利用MATLAB编程得到功能梯度壳的模态频率,并通过文献结果及有限元验证模态方程的正确性;最后,研究非线性温升、孔隙率、S型分段体积分数指数、弹性基础等对功能梯度圆柱壳模态频率的影响。结果表明:温度梯度主要对圆柱壳振动波数低于4时的模态频率产生较大影响;增大S型体积分数指数不仅提高结构的模态频率,而且结构受温度的影响也越小;设计功能梯度圆柱壳内部含均匀分布孔隙或外部添加环向基础均可有效提高结构刚度。