一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振动基频预报方法技术

本发明专利技术公开了一种基于弹簧‑质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振动基频预报方法，该方法首先将整体结构分割成设备和开口加筋板两个子结构，然后分别对子结构进行模态分析，通过位移归一化处理，计算各子结构一阶固有振动的模态质量和模态刚度，针对整体结构，建立两个自由度的弹簧‑质量块串子模型，并建立该力学模型的自由振动动力学方程，结合子结构的模态参数，计算其一阶固有振动频率，作为设备和开口加筋板耦合振动基频的预报值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及设备和开口结构耦合振动特性预报的
，具体涉及一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振动基频预报方法。
技术介绍
含开口结构广泛存在于船舶、航空航天、汽车和许多其他工程结构中，开口不仅为设备安装、工艺施工、检查维修、管道通过等提供方便，更可以减轻结构的重量。尤其在船舶工程中，由于隐身性能的需要，集成上层建筑成为各国海军发展的热点，美国研制的驱逐舰DDG-1000采用的就是集成上部结构联合孔径天线布局。采用集成上层建筑，需将很多上层建筑外侧的设备移到内部，为保证各设备的正常运行，需在上层建筑上布置大量的开口，并在壁板开口处搭载雷达等设备。大量高新精密仪器设备的装舰对振动环境、频率范围和刚度性能均提出了更严格的要求，因此，开展设备与开口壁板的耦合振动特性的预报方法研究具有重要意义。设备与开口壁板组成的复杂结构，包括设备和开口加筋板两部分，与简单的梁、板相比，在结构形式、应力分布和不确定边界条件方面更加复杂，加筋板开口和设备安装对整r>体结构静力/动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于弹簧‑质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振动基频预报方法，其特征在于实现步骤如下：第一步：将整体结构分割成两个子结构，第一个子结构为含矩形开口的开口加筋板结构，第二个子结构为设备板架结构；第二步：根据实际安装情况确定开口加筋板的边界条件，用有限元方法对开口加筋板进行模态分析，分析设备板架和开口加筋板的连接段刚度，确定设备板架的边界条件，用有限元方法对设备板架进行模态分析；第三步：分别对开口加筋板和设备板架一阶固有振动的模态向量进行位移归一化，计算开口加筋板和设备板架一阶固有振动的模态刚度和模态质量；第四步：针对整体结构，建立两个自由度的弹簧‑质量块串子模型，并建立该模型的自由振动动力...

【技术特征摘要】
1.一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振动基频预报方法，其特
征在于实现步骤如下：
第一步：将整体结构分割成两个子结构，第一个子结构为含矩形开口的开口加筋板结
构，第二个子结构为设备板架结构；
第二步：根据实际安装情况确定开口加筋板的边界条件，用有限元方法对开口加筋板
进行模态分析，分析设备板架和开口加筋板的连接段刚度，确定设备板架的边界条件，用有
限元方法对设备板架进行模态分析；
第三步：分别对开口加筋板和设备板架一阶固有振动的模态向量进行位移归一化，计
算开口加筋板和设备板架一阶固有振动的模态刚度和模态质量；
第四步：针对整体结构，建立两个自由度的弹簧-质量块串子模型，并建立该模型的自
由振动动力学方程；
第五步：将开口加筋板和设备板架的模态参数代入弹簧-质量块串子模型的动力学方
程中，对方程进行求解，得到其一阶固有频率，作为原始结构的基频预报值。
2.根据权利要求1所述的一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振
动基频预报方法，其特征在于：步骤一中对整体结构进行分割时，根据整体结构的结构形
式，在设备和开口加筋板的连接处，将整体结构分割成设备板架和含矩形开口的开口加筋
板两个子结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振
动基频预报方法，其特征在于：步骤二中单独对设备板架进行模态分析时，设备板架边界条
件的选取依据是设备板架和开口加筋板的连接方式，设备板架和开口加筋板的连接方式为
面板之间的螺栓连接，边界条件采用简支边界条件。
4.根据权利要求1所述的一种基于弹簧-质量块串子模型的设备和开口加筋板耦合振
动基频预报方法，其特征在于：步骤三中计算设备板架和开口加筋板的模态质量和模态刚
度时，可以采用两种方法；
第一种方法：首先在模态分析的结果文件中分别提取开口加筋板和设备板架的质量矩
阵M1、M2、刚度矩阵K1、K2和一阶模态的模态向量φ1、φ2，将模态向量位移归一化，可表示为
开口加筋板和设备板架基于位移归一化的模态质量和模态刚度的表达式为：
M 1 = φ ^ 1 T M 1 φ ^ 1 , K 1 = φ ^ 1 T ...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志平，朱静静，王晓军，吕峥，王鹏博，王冲，陈贤佳，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11