装备结构动力学分析

　　《装备结构动力学分析》内容大体可分为两部分：第一部分主要介绍结构动力学的基本方法和理论体系，包括动力学建模，多种动力学数值模拟方法的理论推导及算例演示等；第二部分主要介绍多种复杂工程结构动力学仿真，基于编者动力学分析方面多年的积累，展示多种特殊的动力学分析方法的理论分析过程及算例演示，进而基于结构动力学响应分析，进行动力性能指标的评估。

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目录
第1章　绪论　1
1.1　什么是结构动力学问题　1
1.2　结构动力学分析方法概况　1
1.2.1　结构动力学分析的主要内容　2
1.2.2　结构动力学分析的研究方法　2
1.3　本书概述　4
参考文献　5
第2章　结构动力学分析基本理论　6
2.1　单自由度系统的动力学响应　6
2.1.1　时域响应分析　6
2.1.2　频域响应分析　8
2.2　多自由度系统的动力学响应　9
2.3　有限元法的基本理论　9
2.3.1　有限元法分析的基本思想　9
2.3.2　单元刚度矩阵　11
2.3.3　单元质量矩阵　13
2.3.4　边界条件的处理　14
2.3.5　小结　14
2.4　基于有限元的动力学数值模拟基本方法　15
2.4.1　模态分析基本理论　15
2.4.2　阻尼矩阵　17
2.4.3　动力学响应数值模拟基本方法　18
参考文献　19
第3章　复杂工程结构动力学建模方法　20
3.1　模型简化　20
3.1.1　模型几何处理　20
3.1.2　结构单元简化　22
3.1.3　部件连接方式　24
3.2　网格划分　31
3.2.1　网格收敛性　31
3.2.2　网格质量　34
3.3　连接结构建模　36
3.3.1　虚拟材料法　36
3.3.2　基于等效接触区域的螺栓连接动力学建模方法　42
参考文献　50
第4章　复杂工程结构动力学数值模拟的分析方法　51
4.1　模态分析　51
4.1.1　模态分析理论　51
4.1.2　模态分析方法　52
4.1.3　预应力模态分析　54
4.1.4　旋转软化　56
4.2　谐响应分析　59
4.2.1　谐响应分析理论　59
4.2.2　Ansys经典界面谐响应分析实例　60
4.2.3　Workbench平台谐响应分析实例　64
4.3　瞬态分析　67
4.3.1　Ansys经典界面瞬态分析实例　67
4.3.2　Workbench平台瞬态分析实例　69
4.4　随机振动分析　71
4.4.1　随机振动基本理论　71
4.4.2　随机振动的有限元分析方法　73
4.4.3　随机振动数值仿真算例演示　74
4.5　地震响应谱分析　80
4.5.1　响应谱分析理论　80
4.5.2　Ansys经典界面响应谱分析实例　82
4.5.3　Workbench平台响应谱分析实例　84
4.6　多点基础激励动力学响应分析　86
4.6.1　多点基础激励问题概述　86
4.6.2　多点基础随机激励数值模拟方法　88
参考文献　92
第5章　动力学模型修正与参数识别　93
5.1　模型修正方法　94
5.1.1　待修正参数的选取　94
5.1.2　残量或误差量的构造　95
5.1.3　采用何种迭代或优化算法　96
5.2　算例演示　98
5.2.1　结构简介　98
5.2.2　有限元建模及初步分析　98
5.2.3　有限元模型修正　100
参考文献　106
第6章　动力学试验方法　107
6.1　振动测试概述　107
6.1.1　振动信号的分类　107
6.1.2　数据采样　108
6.1.3　随机振动信号分析常用的统计特征参数　109
6.2　模态试验　111
6.2.1　模态试验分析的理论基础　111
6.2.2　模态试验分析的测试技术　114
6.2.3　模态试验分析应用实例　116
参考文献　120
第7章　多轴应力评估　121
7.1　随机振动条件下的多轴应力评估　122
7.1.1　随机振动下von Mises应力的概率分布　122
7.1.2　随机振动下的应力校核方法　123
7.1.3　3σ方法的考察　126
7.2　静力—随机振动复合条件下的多轴应力评估　127
7.2.1　静力—随机振动复合条件下的von Mises应力　127
7.2.2　复合条件下的极限应力计算方法　129
7.2.3　工程近似方法及其考察　133
参考文献　136
第8章　结构疲劳分析　138
8.1　疲劳的基本理论　138
8.1.1　疲劳的基本概念　138
8.1.2　S-N和ε-N曲线　139
8.1.3　疲劳的分类　140
8.2　疲劳的数值分析方法　142
8.2.1　恒幅循环应力下的疲劳　142
8.2.2　非恒幅循环应力下的疲劳　142
8.2.3　随机疲劳　144
8.2.4　多轴疲劳分析　147
8.3　疲劳设计的新进展　149
8.3.1　疲劳设计方法的选择　149
8.3.2　损伤容限设计　150
8.3.3　疲劳可靠性设计　150
参考文献　151
第9章　部组件动力学环境试验设计及数值模拟　153
9.1　部组件级试验方法　153
9.2　部组件载荷等效分析　154
9.2.1　载荷等效方法理论分析　154
9.2.2　载荷等效方法数值模拟验证　155
9.3　部组件响应等效分析　161
9.3.1　单点响应等效理论分析　161
9.3.2　多点响应等效理论分析　162
9.3.3　部组件响应等效数值模拟　164
参考文献　172
第10章　旋转结构动力学分析——以离心机为例　173
10.1　非轴对称转子动力学理论　174
10.1.1　转子动力学理论　174
10.1.2　离心机转子动力学模型　175
10.1.3　圆盘与转臂转子模型的差异　177
10.2　离心机主机动力学建模　178
10.2.1　主机有限元模型　178
10.2.2　轴承综合支承刚度及边界约束　179
10.3　离心机临界转速及稳定性数值模拟　181
10.3.1　离心机在不平衡力作用下的动力学稳定性　182
10.3.2　离心机动态试验　183
参考文献　184
第11章　自由状态下结构的随机振动响应分析　186
11.1　某弹头壳体自由状态随机振动响应数值模拟演示　186
11.1.1　分析模型及脉动压力载荷　186
11.1.2　数值模拟演示　187
11.2　某结构横向随机振动试验中转动现象的数值模拟分析　195
11.2.1　试验结构模型　195
11.2.2　非对称载荷分析　197
11.2.3　非对称载荷识别方法　198
11.2.4　扭矩响应数值模拟　199
第12章　面向试验的冲击响应谱数值模拟方法　204
12.1　基本理论　205
12.2　冲击响应谱的时域波形转换　206
12.2.1　冲击响应谱的计算方法　206
12.2.2　冲击响应谱的时域波形转换方法　206
12.2.3　冲击响应谱的时域波形转换实例　207
12.3　基于时域载荷识别的冲击响应谱数值模拟　209
12.3.1　时域载荷识别方法　209
12.3.2　基于时域载荷识别的数值仿真算例演示　211
参考文献　216
第13章　随机振动条件下的螺栓强度校核　217
13.1　螺栓的性能等级　217
13.2　预紧载荷下的螺栓受力状态理论分析　218
13.3　外载荷作用下螺栓的受力分析　219
13.4　静态外载荷作用下螺栓的受力分析算例　220
13.5　随机载荷作用下螺栓的强度校核算例　223
参考文献　227
第14章　随机振动下的结构相对位移分析　228
14.1　随机振动下结构相对位移分析方法　228
14.2　谐波载荷作用下的结构相对位移分析方法　229
14.3　算例演示　229
14.3.1　分析模型　229
14.3.2　采用随机振动分析的角位移仿真　231
14.3.3　采用谐波响应分析的角位移仿真　234
第15章　倾斜摇摆载荷下的结构动态响应分析方法　237
15.1　倾斜摇摆结构动态响应分析方法　238
15.1.1　运动学分析方法　239
15.1.2　动力学分析方法　239
15.1.3　刚柔耦合分析方法　239
15.2　典型结构仿真方法及对比　240
15.2.1　运动学分析仿真　240
15.2.2　动力学分析仿真　242
15.2.3　刚柔耦合分析仿真　244
15.2.4　计算结果对比分析　246
15.3　某岸桥结构倾斜摇摆算例仿真　249
第16章　随机振动下镜面转角响应分析　251
16.1　反射镜模型　251
16.2　地脉动载荷　252
16.3　仿真演示　252
展望　257
附录A　258
附录B　268