3-45 主从结构振动响应的耦合特征

王东升

　　传统振动环境试验采用的“刚性夹具”将振动环境条件施加于试件，“刚性夹具”质量大、造价高,对于大型结构难以实施，“柔性夹具”能够有效解决以上矛盾。主从结构振动响应耦合特征研究可为“柔性夹具”方案分析及设计提供理论依据。

　　结合有限元法、随机过程理论和非线性设计分析方法，提出一种结构动力学设计分析方法并程序化，以进行主从结构的有限元建模、由响应谱确定激励谱、实现主从结构的耦合特征分析及“柔性夹具”的设计。为能正确进行采用“柔性夹具”的振动环境试验，研究了根据结构环境试验规定的某部位的响应谱确定振动台激励谱的方法。

表1 3种模型的固有频率表 （单位Hz）

　　采用Monte-Carlo伪随机法研究功率谱转化为各态历经的平稳随机过程的方法，进而引入动态载荷识别技术，在有实测环境振动数据或在规范规定的环境条件下，结构关键部位响应谱已知时，根据响应谱确定振动台的激励谱。振动环境试验是单输入－多输入问题,由响应谱生成激励谱是它的逆过程，该逆过程还需修改“柔性夹具”使激励更趋于真实情况。

　　将以上方法程序化后与SAP-Ⅴ有限元分析程序及ADS自动设计方法综合程序系统进行统编,使动力学设计分析方法程序化。利用该程序分析了一种典型主从结构的夹具刚度变化对其振动响应耦合特征的影响，分析结果见表1, 夹具刚度变化对主从结构振动响应耦合特征的影响是显著的。

　　当夹具与试验要求差别较大时，须采用结构动力学优化设计技术按结构系统的振动响应要求对“柔性夹具”进行修改设计。引入以上结构动力学设计分析法，加上设计限制（引入约束条件），采用约束最优化方法可进行“柔性夹具”设计。大型结构采用“柔性夹具”须进行试件与夹具的振动响应耦合分析及夹具的动力学设计,才能正确、有效地进行振动环境试验。