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基于键合图的动态子结构方法研究

作　者: 赵振宇
导　师: 王艾伦
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 键合图模态综合自由界面固定界面子结构
分类号: O157.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 204次
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内容摘要

动态子结构方法是对复杂系统进行动力分析的有效方法，随着电子计算技术日益更新，该方法已经得到了很大的发展。就目前而言，研究动态子结构方法的理论基础是瑞利—李兹法(Rayleigh—Ritz法)，按照动态子结构基本思想将整体结构划分为若干子结构，分别离散为有限自由度的振动系统后建立数学模型，采用牛顿定律、振型叠加法求解出整体结构的模态。针对传统动态子结构方法数学模型精度不高，其改进方法计算结果有较大的误差，模态有丢失等缺陷，本文在导师研究的键合图法模态分析基础上，提出了基于键合图法的动态子结构方法，系统地阐述了自由界面模态综合法、可缩减为三个子结构的自由界面模态综合法及其改进方法；固定界面模态综合法以及主模态坐标的减缩、界面坐标的缩减、改进的Ritz基缩减三种改进方案；多自由度系统的机械阻抗与导纳、主系统和子系统组合结构等方法；在试验模态综合中，构造了梁的固定界面模态综合试验，验证理论的推导，仿真与实测数据对比，论证了该方法的正确性。文中给出的算例进一步表明了基于键合图法的动态子结构方法和传统动态子结构方法相比，具有很好的模态综合率，更高的综合精度，模态信息更丰富，数学模型更能反映系统的真实性，在惯性元件与容性元件不等情况下该方法更适用，结果更准确。以上的研究结果，为结构模态分析和大型复杂系统求解模态参数提供了一种新的方法，且能够满足工程中的实际需要，具有重要的应用价值。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章概述  6-25
  1.1 动态子结构在系统分析中的研究进展  6-11
    1.1.1 动态子结构方法的特点  6-7
    1.1.2 动态子结构方法的优点  7-8
    1.1.3 动态子结构方法的发展状态综述  8-11
  1.2 动态子结构方法的基本思想  11-14
  1.3 经典模态综合理论的研究概况  14-20
  1.4 键合图理论简介及其发展动向  20-22
  1.5 本课题的来源、研究重点及研究意义  22-25
    1.5.1 本文研究的工作背景及其目的  22-23
    1.5.2 本文的具体研究内容  23-24
    1.5.3 本文的研究方法  24
    1.5.4 研究意义  24-25
第二章基于键合图方法的自由界面模态综合法研究  25-51
  2.1 系统状态空间方程的生成  25-27
    2.1.1 描述结构常有的变量  25
    2.1.2 功率流的选择和因果关系  25-26
    2.1.3 元件的键合图模性  26-27
    2.1.4 列写状态空间方程  27
  2.2 键合图在结构模态分析上的研究  27-34
    2.2.1 基于键合图在模态分析上的理论推导  27-32
    2.2.2 算例分析  32-34
  2.3 自由界面模态综合法  34-41
    2.3.1 基于键合图方法的自由界面模态综合法的推导  34-38
    2.3.2 算例分析  38-41
  2.4 可缩减为三个子结构的自由界面模态综合法的研究  41-47
    2.4.1 理论分析  42-45
    2.4.2 算例分析  45-47
  2.5 自由界面模态综合法的改进  47-50
  2.6 本章小节  50-51
第三章基于键合图法的固定界面模态综合法研究  51-67
  3.1 固定界面模态综合法的研究  51-52
  3.2 基于键合图法的固定界面子结构模态综合法理论推导  52-58
  3.3 算例分析  58-61
  3.4 固定界面模态综合法的改进  61-66
    3.4.1 主模态坐标的缩减  63-64
    3.4.2 界面坐标的缩减  64-65
    3.4.3 改进的Ritz基缩减  65
    3.4.4 改进方法的对比结果分析  65-66
  3.5 本章小节  66-67
第四章基于键合图法的组合结构系统分析法研究  67-76
  4.1 多自由度系统的机械阻抗与导纳  67-68
  4.2 机械阻抗子结构方法  68-70
  4.3 机械导纳子结构方法  70-71
  4.4 算例分析  71-72
  4.5 主系统和子系统组合结构的研究  72-75
  4.6 本章小节  75-76
第五章仿真及试验对比研究  76-84
  5.1 试验模态综合技术的研究  76-78
  5.2 试验模态综合结果与分析  78-83
    5.2.1 试验目的及方案  78-80
    5.2.2 试验结果分析  80-83
  5.3 本章小节  83-84
第六章全文总结  84-86
参考文献  86-90
附录  90-91
致谢  91

基于键合图的动态子结构方法研究

内容摘要

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