复杂机械结构振动分析的新型高精度复合单元方法

基于几何适应性强的传统单元离散技术和高精度的解析方法，系统地研究用于复合单元的普遍“相容性”节点条件和高精度基底函数，还研究了谱分析中的DFT高精度数据处理方法。主要成果：高精度的复合单元建模原理、高精度数值积分、几种类型的复合单元构造。并应用于复杂工程结构的设计及高精度分析，包括：双柔性机械臂的动力学分析、大跨度双向拉索斜拉桥及悬索桥的新型结构布局与高精度分析、大型编钟“中华和钟”的高精度振动分析及优化设计、大型锻件热处理过程的数值模拟，都取得很好的效果。该项目发表论文12篇，已被SCI收录4篇。在国际学术大会上作大会特邀报告1次，申请国家发明专利2项。 2100433B

机械系统的动力学分析是其系统设计的关键之一，而动力学建模方法是性能仿真的核心环节，直接影响建模的准确性、效率和仿真的精确性。复杂机械系统在机构拓扑结构上具有多层次的特点，在系统组成上具有多领域的特点，如何针对复杂机械系统的结构组成特点的进行动力学建模是目前研究的前沿和难点之一。本项目针对复杂机械系统的结构组成特点，提出其动力学建模的复合方法：依据机构结构学划分动力学建模的单元；通过单元内部模型、单元之间的交互模型实现系统级建模，通过系统拓扑结构的逐级描述，实现系统动力学方程的程式化推导。这一方法将动力学建模与机构设计原理、设计过程联系起来，能够支持已有模型的重用，可以扩展为跨领域的建模方法。项目理论研究将与工程实际紧密结合，以现有建模方法为参照，以标准算例和工程案例进行对比和验证。本项目研究成果将为揭示机械系统性能与各子系统性能之间的关系、机构拓扑结构与动力学性能之间的关系奠定基础。 2100433B

本书系统地讨论了结构线性振动分析方法，包括单自由度系统的自由振动和强迫振动的分析方法，两自由度和多自由度系统的固有振动和响应分析的模态分析方法，弹性体自由振动及响应分析的模态分析方法，振动分析的近似方法——瑞利能量法及吕兹分析方法等。

本书可作为高等工科院校的研究生的振动分析教材，也可供航空、航天、机械、土木及车辆工程等部门从事结构振动分析的技术人员参考。