基于相似理论和模型试验的结构动响应分析

摘要

为了控制和降低结构的振动水平，需要对结构动力学特性进行深入的分析和研究。结构动力学模型试验是一种从试验角度来研究结构动力学特性的重要手段，不仅可以验证数值计算方法和有限元仿真结果的准确性，还可以对复杂环境中结构的振动情况给出直观的试验结果。然而，由于试验设备承载能力和试验环境等因素的限制，在实际应用中需要严格按照一定的相似关系制作缩比模型来进行相应的动力学试验。
　　本文主要研究相似理论在结构动力学模型试验中的应用问题。通过相似三定理和相似准则导出方法，深入研究了结构动力学模态参数的相似关系，同时根据缩比模型试验中模型设计制作的实际情况，结合有限元法，针对薄板结构各方向非等比缩放问题展开进一步研究，并通过有限元数值仿真计算和具体结构的振动试验对上述相似关系及其推导方法进行验证。验证结果表明，通过缩比模型测得的试验数据，利用本文所推导的结构动力学模态参数相似关系可以准确预估实际结构的动力学特性。此外，还就阻尼不相似动力学模型的时域响应修正方法进行讨论和有限元数值仿真验证。
　　最后，本文还对动力学相似的有限元模型修正问题进行研究。采用基于频响函数的矩阵型修正方法修正有限元模型的阻尼矩阵，并通过仿真计算和薄板结构振动试验测试数据对本文修正方法进行了验证。验证结果表明，修正后的有限元模型与实际试验模型吻合度良好，可以准确描述实际结构的动力学特性和满足实际工程应用要求。

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图表清单

注 释 表

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标

1.4 研究内容和章节安排

第二章 相似理论基础

2.1 引言

2.2 相似理论基本定理

2.3 方程分析法和量纲分析法

2.4结构动力学模型试验

2.5振动试验相似准则推导

2.6小结

第三章 结构动力学相似理论的数值仿真验证

3.1引言

3.2复杂结构动力学模型模态参数的相似关系

3.3模态参数相似比的影响因素

3.4基于MSC.NASTRAN的有限元分析验证

3.5阻尼不相似动响应修正方法及其验证

3.6小结

第四章 基于频响函数的相似模型有限元模型修正

4.1引言

4.2有限元模型修正方法

4.3模型相关性分析

4.4基于频响函数的有限元模型修正

4.5三自由度算例验证

4.6小结

第五章 薄板结构振动试验相似问题研究

5.1引言

5.2非等比缩放薄板结构的相似关系

5.3薄板结构相似关系的试验验证

5.4缩比模型有限元模型修正

5.5 缩比有限元模型对真实结构的预估

5.6小结

第六章 全文工作总结与展望

6.1本文主要工作内容

6.2主要创新点

6.3进一步研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果和发表的学术论文