【摘 要】
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在机械系统优化设计、结构强度计算、动力学分析及可靠性分析等问题的研究中,动载荷作为重要的原始数据是计算分析的依据。但是由于结构或工况条件限制,在很多情况下作用于机械结构的动载荷无法通过传感器直接测量得到,而是需要通过间接方式获取。因此,动载荷识别方法的理论研究具有重要意义。本文针对线弹性系统和刚度变化的非线性系统,研究了时域结构动载荷识别方法,主要完成了以下研究工作:(1)分析了中心差分法、Hou
【基金项目】
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国家重点基础研究发展计划973课题(编号:2014CB046303)项目名称:无人采掘装备动力传递部件渐变可靠性建模与设计理论;
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在机械系统优化设计、结构强度计算、动力学分析及可靠性分析等问题的研究中,动载荷作为重要的原始数据是计算分析的依据。但是由于结构或工况条件限制,在很多情况下作用于机械结构的动载荷无法通过传感器直接测量得到,而是需要通过间接方式获取。因此,动载荷识别方法的理论研究具有重要意义。本文针对线弹性系统和刚度变化的非线性系统,研究了时域结构动载荷识别方法,主要完成了以下研究工作:(1)分析了中心差分法、Houbolt法及Newmark-β法三种用于求解机械系统动力响应的逐步积分法的基本原理,阐明了这三种方法的稳定性条件。通过数值算例,分析比较了这三种方法求解系统动力学微分方程得到的数值计算结果与振型叠加理论解的误差,确定了这三种数值计算方法的有效性和精确性。(2)基于Houbolt法求解系统动力响应的基本原理,推导得到了反映系统输入激励、系统特性参数和系统输出响应之间关系的递推表达式,提出了一种无条件稳定的线弹性多自由度系统动载荷识别方法,并利用正则化方法得到待识别动载荷计算表达式。通过数值算例,验证了该方法对识别单输入、多输入一维及二维结构动载荷识别的有效性及抗噪性,与状态空间法相比,具有更高的识别精度和更好的抗噪性。(3)基于Newmark-β法求解系统动力响应的基本原理,推导得到线弹性多自由度系统的动载荷识别方法;通过数值算例,验证了其在单输入及多输入动载荷识别问题中的有效性;基于Newmark-β法,利用修正的Newton-Raphson迭代方法,提出了一种非线性系统动载荷计算方法,解决了单自由度变刚度非线性系统的动载荷识别问题,并通过数值算例,验证了该算法可以有效地消除了计算过程的累积误差,提高了计算精度。
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