裝備結構動力學分析

目錄
第1章　緒論　1
1.1　什么是結構動力學問題　1
1.2　結構動力學分析方法概況　1
1.2.1　結構動力學分析的主要內(nèi)容　2
1.2.2　結構動力學分析的研究方法　2
1.3　本書概述　4
參考文獻　5
第2章　結構動力學分析基本理論　6
2.1　單自由度系統(tǒng)的動力學響應　6
2.1.1　時域響應分析　6
2.1.2　頻域響應分析　8
2.2　多自由度系統(tǒng)的動力學響應　9
2.3　有限元法的基本理論　9
2.3.1　有限元法分析的基本思想　9
2.3.2　單元剛度矩陣　11
2.3.3　單元質(zhì)量矩陣　13
2.3.4　邊界條件的處理　14
2.3.5　小結　14
2.4　基于有限元的動力學數(shù)值模擬基本方法　15
2.4.1　模態(tài)分析基本理論　15
2.4.2　阻尼矩陣　17
2.4.3　動力學響應數(shù)值模擬基本方法　18
參考文獻　19
第3章　復雜工程結構動力學建模方法　20
3.1　模型簡化　20
3.1.1　模型幾何處理　20
3.1.2　結構單元簡化　22
3.1.3　部件連接方式　24
3.2　網(wǎng)格劃分　31
3.2.1　網(wǎng)格收斂性　31
3.2.2　網(wǎng)格質(zhì)量　34
3.3　連接結構建?！?6
3.3.1　虛擬材料法　36
3.3.2　基于等效接觸區(qū)域的螺栓連接動力學建模方法　42
參考文獻　50
第4章　復雜工程結構動力學數(shù)值模擬的分析方法　51
4.1　模態(tài)分析　51
4.1.1　模態(tài)分析理論　51
4.1.2　模態(tài)分析方法　52
4.1.3　預應力模態(tài)分析　54
4.1.4　旋轉(zhuǎn)軟化　56
4.2　諧響應分析　59
4.2.1　諧響應分析理論　59
4.2.2　Ansys經(jīng)典界面諧響應分析實例　60
4.2.3　Workbench平臺諧響應分析實例　64
4.3　瞬態(tài)分析　67
4.3.1　Ansys經(jīng)典界面瞬態(tài)分析實例　67
4.3.2　Workbench平臺瞬態(tài)分析實例　69
4.4　隨機振動分析　71
4.4.1　隨機振動基本理論　71
4.4.2　隨機振動的有限元分析方法　73
4.4.3　隨機振動數(shù)值仿真算例演示　74
4.5　地震響應譜分析　80
4.5.1　響應譜分析理論　80
4.5.2　Ansys經(jīng)典界面響應譜分析實例　82
4.5.3　Workbench平臺響應譜分析實例　84
4.6　多點基礎激勵動力學響應分析　86
4.6.1　多點基礎激勵問題概述　86
4.6.2　多點基礎隨機激勵數(shù)值模擬方法　88
參考文獻　92
第5章　動力學模型修正與參數(shù)識別　93
5.1　模型修正方法　94
5.1.1　待修正參數(shù)的選取　94
5.1.2　殘量或誤差量的構造　95
5.1.3　采用何種迭代或優(yōu)化算法　96
5.2　算例演示　98
5.2.1　結構簡介　98
5.2.2　有限元建模及初步分析　98
5.2.3　有限元模型修正　100
參考文獻　106
第6章　動力學試驗方法　107
6.1　振動測試概述　107
6.1.1　振動信號的分類　107
6.1.2　數(shù)據(jù)采樣　108
6.1.3　隨機振動信號分析常用的統(tǒng)計特征參數(shù)　109
6.2　模態(tài)試驗　111
6.2.1　模態(tài)試驗分析的理論基礎　111
6.2.2　模態(tài)試驗分析的測試技術　114
6.2.3　模態(tài)試驗分析應用實例　116
參考文獻　120
第7章　多軸應力評估　121
7.1　隨機振動條件下的多軸應力評估　122
7.1.1　隨機振動下von Mises應力的概率分布　122
7.1.2　隨機振動下的應力校核方法　123
7.1.3　3σ方法的考察　126
7.2　靜力—隨機振動復合條件下的多軸應力評估　127
7.2.1　靜力—隨機振動復合條件下的von Mises應力　127
7.2.2　復合條件下的極限應力計算方法　129
7.2.3　工程近似方法及其考察　133
參考文獻　136
第8章　結構疲勞分析　138
8.1　疲勞的基本理論　138
8.1.1　疲勞的基本概念　138
8.1.2　S-N和ε-N曲線　139
8.1.3　疲勞的分類　140
8.2　疲勞的數(shù)值分析方法　142
8.2.1　恒幅循環(huán)應力下的疲勞　142
8.2.2　非恒幅循環(huán)應力下的疲勞　142
8.2.3　隨機疲勞　144
8.2.4　多軸疲勞分析　147
8.3　疲勞設計的新進展　149
8.3.1　疲勞設計方法的選擇　149
8.3.2　損傷容限設計　150
8.3.3　疲勞可靠性設計　150
參考文獻　151
第9章　部組件動力學環(huán)境試驗設計及數(shù)值模擬　153
9.1　部組件級試驗方法　153
9.2　部組件載荷等效分析　154
9.2.1　載荷等效方法理論分析　154
9.2.2　載荷等效方法數(shù)值模擬驗證　155
9.3　部組件響應等效分析　161
9.3.1　單點響應等效理論分析　161
9.3.2　多點響應等效理論分析　162
9.3.3　部組件響應等效數(shù)值模擬　164
參考文獻　172
第10章　旋轉(zhuǎn)結構動力學分析——以離心機為例　173
10.1　非軸對稱轉(zhuǎn)子動力學理論　174
10.1.1　轉(zhuǎn)子動力學理論　174
10.1.2　離心機轉(zhuǎn)子動力學模型　175
10.1.3　圓盤與轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)子模型的差異　177
10.2　離心機主機動力學建?！?78
10.2.1　主機有限元模型　178
10.2.2　軸承綜合支承剛度及邊界約束　179
10.3　離心機臨界轉(zhuǎn)速及穩(wěn)定性數(shù)值模擬　181
10.3.1　離心機在不平衡力作用下的動力學穩(wěn)定性　182
10.3.2　離心機動態(tài)試驗　183
參考文獻　184
第11章　自由狀態(tài)下結構的隨機振動響應分析　186
11.1　某彈頭殼體自由狀態(tài)隨機振動響應數(shù)值模擬演示　186
11.1.1　分析模型及脈動壓力載荷　186
11.1.2　數(shù)值模擬演示　187
11.2　某結構橫向隨機振動試驗中轉(zhuǎn)動現(xiàn)象的數(shù)值模擬分析　195
11.2.1　試驗結構模型　195
11.2.2　非對稱載荷分析　197
11.2.3　非對稱載荷識別方法　198
11.2.4　扭矩響應數(shù)值模擬　199
第12章　面向試驗的沖擊響應譜數(shù)值模擬方法　204
12.1　基本理論　205
12.2　沖擊響應譜的時域波形轉(zhuǎn)換　206
12.2.1　沖擊響應譜的計算方法　206
12.2.2　沖擊響應譜的時域波形轉(zhuǎn)換方法　206
12.2.3　沖擊響應譜的時域波形轉(zhuǎn)換實例　207
12.3　基于時域載荷識別的沖擊響應譜數(shù)值模擬　209
12.3.1　時域載荷識別方法　209
12.3.2　基于時域載荷識別的數(shù)值仿真算例演示　211
參考文獻　216
第13章　隨機振動條件下的螺栓強度校核　217
13.1　螺栓的性能等級　217
13.2　預緊載荷下的螺栓受力狀態(tài)理論分析　218
13.3　外載荷作用下螺栓的受力分析　219
13.4　靜態(tài)外載荷作用下螺栓的受力分析算例　220
13.5　隨機載荷作用下螺栓的強度校核算例　223
參考文獻　227
第14章　隨機振動下的結構相對位移分析　228
14.1　隨機振動下結構相對位移分析方法　228
14.2　諧波載荷作用下的結構相對位移分析方法　229
14.3　算例演示　229
14.3.1　分析模型　229
14.3.2　采用隨機振動分析的角位移仿真　231
14.3.3　采用諧波響應分析的角位移仿真　234
第15章　傾斜搖擺載荷下的結構動態(tài)響應分析方法　237
15.1　傾斜搖擺結構動態(tài)響應分析方法　238
15.1.1　運動學分析方法　239
15.1.2　動力學分析方法　239
15.1.3　剛柔耦合分析方法　239
15.2　典型結構仿真方法及對比　240
15.2.1　運動學分析仿真　240
15.2.2　動力學分析仿真　242
15.2.3　剛柔耦合分析仿真　244
15.2.4　計算結果對比分析　246
15.3　某岸橋結構傾斜搖擺算例仿真　249
第16章　隨機振動下鏡面轉(zhuǎn)角響應分析　251
16.1　反射鏡模型　251
16.2　地脈動載荷　252
16.3　仿真演示　252
展望　257
附錄A　258
附錄B　268