结构逆设计方法及在工程中应用的研究

发布时间：2021-11-03 16:12

　　本文研究了具有线性参数的离散振动系统广义特征值逆设计问题。提出了适用于具有线性参数的一般结构的逆特征值问题的设计方法，即以系统的全部或部分的弹性元件与惯性元件的系数为设计参数，对于预先给定的若干阶固有频率及相应振型，通过求解一线性方程组即可确定全部实际可行的设计变量，从而构造出实际结构的刚度矩阵和质量矩阵，并论证了解的存在性与唯一性。本文的结果不仅适用于链状结构，而且适用于各类复杂结构的逆振动设计、物理参数识别和模型修改，也可用于涉及特征值问题的其他相关科学领域。 本文对响应问题逆分析方法进行了研究，并进行了机床主轴轴承刚度识别。建立了机床主轴的有限元模型，将支承轴承简化为支承弹簧，通过理论建模与实验相结合的办法，将待识别的物理参数和部分振动位移组成新的求解向量，利用响应问题的逆分析方法建立了求解主轴轴承刚度的数学模型。测定了CA6140机床主轴轴承的刚度，并进行了验证。这种方法可用于主轴的再设计和轴承选型及调整，使机床主轴获得良好的动态性能，保证机床具有良好的加工精度。 本文对板结构的特征值逆设计方法应用于工程实践做了有益的尝试。以机床立柱模型为例，将模型的侧板板厚作为设... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
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英文摘要
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 国内外研究状况
    1.3 结构振动分析的有限元法
        1.3.1 集中质量法
        1.3.2 假设模态法—模态坐标法
    1.4 编程工具简介
    1.5 本文的主要内容
第2章 结构动力学中的逆特征值问题
    2.1 逆特征值问题的提法
    2.2 矩阵逆特征值问题
    2.3 链状振动结构与Jacobi矩阵的逆特征值问题
        2.3.1 链状振动结构的振动特性
        2.3.2 链状振动结构的振动性能设计
    2.4 杆的连续型特征值逆问题
    2.5 梁的连续型特征值逆问题
    2.6 小结
第3章 线性参数广义特征值逆设计问题的研究
    3.1 前言
    3.2 问题的描述
    3.3 数学基础
    3.4 线性参数离散振动系统求解逆特征值问题的直接方法
    3.5 线性参数离散振动系统逆特征值问题解的存在性与唯一性
    3.6 举例
    3.7 小结
第4章 机床主轴有限元分析模型的建立
    4.1 梁类结构的有限元处理
        4.1.1 结构离散化（网格划分）
        4.1.2 单元分析
    4.2 机床主轴部件的有限元模型
        4.2.1 机床主轴有限元数学模型的建立
        4.2.2 机床主轴部件结构参数变化对其动态特性的影响
        4.2.3 主轴支承轴承刚度系数的有限元分析
    4.3 小结
第5章 响应问题逆分析方法及机床主轴轴承刚度识别
    5.1 前言
    5.2 主轴轴承刚度识别模型
    5.3 实验原理与实验结果
    5.4 计算结果与分析
    5.5 小结
第6章 板结构参数的特征值逆设计方法
    6.1 理论基础
    6.2 程序步骤及计算结果
    6.3 小结
总结与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]关于加法逆特征值问题[J]. 张玉海.  计算数学. 2001(03)
[2]机床主轴部件的有限元模型[J]. 宇.  机械设计与制造. 2000(05)
[3]两种解振动反问题算法的同一性及应用[J]. 高福安,于西俭,宋增浩,冯晓慧.  振动工程学报. 2000(02)
[4]结构分析模型的修正与振型扩充技术[J]. 汪晓虹,周传荣,徐庆华.  东南大学学报(自然科学版). 2000(02)
[5]基于灵敏度分析的结构动力修改方法研究[J]. 丁莉芬,缪龙秀.  铁道学报. 1999(04)
[6]对称结构动力学设计中的广义逆特征值问题[J]. 李书,卓家寿,任青文.  计算力学学报. 1999(02)
[7]轴承-主轴系统静态力学性能分析[J]. 冯森林,吴长春,罗继伟.  轴承. 1998(08)
[8]结构有限元动态模型修正方法综述[J]. 魏来生.  振动与冲击. 1998(03)
[9]广义逆特征值方法在动力模型修正中的应用[J]. 李书,卓家寿,任青文.  振动与冲击. 1998(02)
[10]平面桁架结构逆特征值问题的一个解法[J]. 汪晓虹,周传荣.  应用力学学报. 1998(02)



本文编号：3473979