大型复杂组合系统参数不定性动态影响的量化研究

大型复杂组合系统一般由结构相对简单的子系统通过不同界面连接方式组合而成。由于各子系统及其连接面在制造、装配误差等因素的影响下不可避免地含有参数不确定性，使得对于系统整体结构的动力学分析相当困难，显著表现为中、高频域系统动态响应的理论预测与实验测试结果之间的严重偏差。本课题在分析现有中、高频系统参数不定性分析理论发展状况的基础上，尤其针对其在近高频域定量分析理论的不足，开展旨在改进、拓展和完善现有参数不定性分析计算体系的基础研究。研究选取具有典型工程意义的复杂组合结构- - 肋板结构作为主要研究对象，以参数不定性对系统近高频振动响应的影响为主要研究内容，通过对现有参数不定性分析理论进行近高频拓展，实现"中频-近高频-高频"三种分析方法的有机结合，以初步形成一套较为完整的、实用性较强的系统参数不定性定量分析理论体系，并为工程复杂组合结构的宽频动态响应分析提供理论支撑及应用算法。

本研究课题是针对现有中频混合模型Hybrid FE-SEA Method和高频统计能量分析方法(Statistical Energy Analysis,即：SEA)的应用不足而提出的，当复杂组合结构中的某些子系统具有一定的参数不确定性，但又不足以被描述为典型的高模态密度SEA子系统时，Hybrid FE-SEA和SEA的理论前提条件都不能够有效满足，这就产生了所谓的近高频问题。但由于此时结构振动特性仍然表现为长、短波并存的动态特征，这就意味着近高频问题的实质依然是属于中频振动的范畴，因此，本课题的主要研究内容亦是紧密围绕着现有中频混合模型理论的深化、拓展及应用研究而开展进行的。课题研究中，我们选取了具有典型工程意义的加筋板结构（由不同形式的梁、板等子结构组合而成）作为主要研究对象，以参数不确定性对于不同类型的子系统的动态影响作为研究出发点，结合对于相邻子系统之间不同频域时的模态耦合特征的分析研究结果，针对混合模型理论（Hybrid FE/SEA Theory）的几个关键假定条件的有效性范围进行了量化分析，从而清晰地揭示出该方法的应用局限性，进而对于将非典型性SEA子系统（如：板子系统具有较低的参数不确定性）融入混合模型理论框架的可行性进行了分析和探讨，并在此基础上对于如何降低混合模型计算的计算耗时进行了可行性研究，为中频混合模型法的有效拓展应用及简化计算提供了新的理论依据。这些研究成果将能够为后续实际工程复杂组合结构的宽频动态响应分析提供坚实的理论支撑及应用算法。同时，随着课题研究的不断深入，我们在研究的中后期亦将研究视野从振动分析领域尝试性地扩展到结构声辐射的研究领域，为后续研究开拓了新的研究方向和发展空间。过去4年中课题组的主要研究成果体现为：出版了填补国内空白的学术著作1部、先后发表学术论文20余篇，其中多数发表在国内外著名期刊、会议，目前尚有部分研究成果处于整理、撰写过程之中。