汽车动力学理论

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汽车动力学理论范文第1篇

【关键词】行动导向教学法汽车营销课程教学研究应用

【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2012）08－0032－02

行动导向教学法是由多种教学技术、手段、方法结合而成的，以职业活动为导向，以培养学生能力为内涵的教学方法。行动导向教学是以行动导向驱动为主要形式，在教学过程中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用，注重对学生分析问题、解决问题能力的培养，从完成某一方面的任务着手，通过引导学生完成任务，从而实现教学目标。本文将对此教学法在汽车营销课程中的应用做出探讨。

制定与行动导向教学相“呼应”的汽车营销课程标准（课程教学整体）设计、课程单元设计以及每次课的教学活动实施方案，在整个汽车营销教学活动中执行和检测，确保达到人才培养目标要求。

一 行动导向教学法的教学单元设计要求

第一，每个单元课程都要明确目标，特别是能力目标。

第二，真实工作岗位任务或汽车营销案例引入，以问题驱动。

第三，实际工作项目，教师示范，学生训练操作。

第四，实例模仿，改造拓宽。教师以实例进行操作示范，学生可以先模仿，然后将实例的功能进行提升，将实例的结构进行改造，由学生试着独立完成。

第五，讨论消化，归纳总结。事情做完之后，对其中使用的知识进行消化总结。使学生明白知识是完成任务的工具，能力是主要的教学目标，知识本身不是教学的主要目标，而是为“做事”服务的工具。

第六，理论与实践一体化，练习巩固。能力和知识同时得到训练和巩固。

第七，实训课程同样要进行一体化设计。特别是大型实训课明确的（能力）目标必须有精心的安排，必须有严格的管理，必须有完整的课程整体教学设计和单元教学设计，要实现一体化的课程教学。

二 行动导向教学法在汽车营销课程教学活动中的实施

我们尝试将行动导向教学法应用在汽车营销课程教学中，运用行动导向与现代教学技术手段相结合教学、课内外实践活动教学、汽车营销角色扮演教学、任务行动导向教学以及案例教学法（掌握重点和理解难点）。2009级和2010级汽车技术服务与营销班借鉴运用这些教学方法，取得了良好的教学效果。

1．应用现代教学技术手段教学法

发挥现代化教学手段（电子教案、视频资料等）可动、可视、可听的效果，提示内容纲要，建立了本专业学习网络，利用网络技术作为学习内容和学习资源的获取工具、利用网络的通信功能作为协商学习和讨论学习的工具。充分利用校内外实习基地技术优势、人员优势、设备优势等各类资源，每学期有计划邀请汽车销售公司专业人士进行技术讲座，与学生进行面对面交流并指导等，把知识、理论与实践教学有机结合。

2．课内外实践活动教学法

结合本课程的教学内容及进程，通过学生汽车服务技能活动、演讲等多种课内外实践，使学生对汽车营销有更深入的体验，激发他们的学习热情和兴趣。

整车销售流程：客户接待―需求分析―汽车产品介绍―洽谈―试乘试驾―成交―售后服务跟综（在广州本田汽车长昕特约销售服务店实践教学）。

3．汽车营销角色扮演教学法

汽车销售实务，通过学生分组互扮销售人员和顾客，将所学的知识综合应用，既提高和锻炼了学生的实际能力，也使学生提高了学习兴趣，使教学方法丰富多样（汽车营销角色扮演实训现场教学）。

4．任务行动导向教学法

对汽车专题销售任务，设计为“针对校企合作公司经营的2011年上市新车‘2011款炫丽CROSS’项目”，为其作车展的促销活动策划。学生运用汽车营销中的专业知识，在课前搜集某种车型的资料或相关内容，分小组有针对性地讨论，找出执行任务和处理问题的技能和方法，既能使学生认识到汽车营销必须以丰厚的专业知识为基础，又能使学生掌握一定的信息收集和解决方法。

5．案例教学法

有些重点内容只是一个概念或观点，理解起来就非常困难。通过案例分析这种“以理服人”的方法，是使同学掌握重点和理解难点的最好办法。教师收集了大量的汽车营销案例，来启发同学对成功或失败的企业营销案例进行思考，进而理解汽车企业的市场定位及市场竞争的内容，实践证明教学效果良好（广州本田汽车长昕特约销售服务店案例教学）。

三 教学效果及研究

以行动为导向，对课程内容进行规划，使之符合企业岗位需求。采用多种方法教学，解决了目前汽车营销课程的实训课程难以开展的普遍问题，取得比较好的效果，主要体现在以下五个方面：

第一，汽车营销课程内容设计更加符合企业对营销人才的需求，符合现代汽车市场（企业）人才的培养宗旨。

第二，汽车营销课程行动导向教学充分体现了理论和实训并进，教学活动过程贴近企业工作真实情境，形成了工学结合的教学模式。

第三，汽车营销课程的考核方式更加人性化，不是用一张试卷来决定学生的学业成绩，而是采用组合式考核办法，满足不同层次的学生对于课程考核的需求。

第四，学生学完之后很快就能适应汽车营销岗位的职责要求。

第五，学生的就业竞争能力和工作能力明显提高。例如：

学院2008级汽车技术服务与营销班的学生伍××，在广东顺德新协力汽车集团，通用汽车4S专卖公司实习期间，很快适应了岗位的需要，三个月后，能独自担任汽车销售顾问工作。2011年10月份卖出汽车6辆、11月份卖出汽车12辆，并成为11月份公司销售能手。同时，他还向公司推荐了3名同学实习，都获得了公司的好评。目前，2009级的汽车营销专业的学生有95%都在汽车销售公司顶岗实习，就业的竞争力比往届学生都有大幅度的提升。

参考文献

［1］散晓燕主编.汽车营销［M］.北京：人民邮电出版社，2009

［2］壮国桢.高职教育行动导向教学体系［M］.南京：江苏大学出版社，2008

汽车动力学理论范文第2篇

关键词：底盘动力学；系统集成；协调控制；主动悬架；转向系统

中图分类号：U46 文献标识码：A

目前，底盘的集成控制系统已经扩展到整个车体的控制，甚至已经出现了涵盖人-车-路闭环系统的概念模型。因此，汽车底盘电子控制系统的优化是研究的重点。本文主要针对汽车底盘控制系统的动力学模型以及系统之间的动力学关系进行了研究，对底盘动力学模型及其具体模型改进的进行了重点分析。

1底盘动力系统模型

汽车底盘的很多子系统的局部性能都可以利用电子控制技术来改善，由此而产生的四类控制技术，其中ABS是比较典型的单功能控制系统。为构建底盘的动力模型，优化汽车底盘各子系统之间的联系，结合目前汽车电子系统和集成系统的模型发展情况，建立底盘集成控制动力学模型。如图1所示。

针对底盘控制系统动力学关系，悬架和轮胎是决定行驶系统的动力学模型的关键，关系到汽车行驶的平滑性和操作稳定性。ASS系统具备二自由度和四自由度两种动力模型。随着对车体舒适度的考虑，经过研究，随后出现了六、八自由度动力学模型。因此，本文首先构建了轮胎模型的10自由度非线性车辆模型，并依此优化了汽车底盘主动转向，主动悬架的逻辑控制以及制动控制，最终通过模型检测控制系统的协调功能。

2 控制器稳定性协调

总结汽车底盘的发展历史，其主要包括三个阶段：单控制功能系统、线控技术、集成控制系统。综合考虑，最终选用了汽车底盘的集成控制技术。

MPC控制器可以对MIMO系统进行处理，但并不具备协调功能，本文选用常用的监督系统来进行机制协调。AFS与DYC的协调表现在目标函数中，包括横摆角速度偏差、质心侧偏角偏差、前轮附加转角、附加横摆力矩的权重系数。综合考虑各个因素，最合理的途径是通过车辆状态对权重系数进行实时调整，对于不敏感的控制量加大惩罚系数，最后计算反馈矩阵。对于车辆在稳态时，利用中央差速器转向控制来补偿悬架导致的转向。中央差速器的具体数值如表1所示。

3 主动悬架系统的协调设计

本文以自动悬架为研究对象，利用步进电机改变液压阻尼减振器的节流口，自动调节减振器的阻尼。观察传感器的记录情况分析车体与路况，经过综合处理后，可以自动分析最优的控制模型，传导到智能系统。消息路由器可将多种信息源融合成最终的决策，并依此设计步进电机的步进方向和步距角，达成悬架自动适应路况的目标。

4 转向系统设计

本文利用直流电机提供转向助力调整电动助力转向。与悬架智能体结构相比，电动助力转向智能体的不同是利用转向的直流电机代替步进电机，主要是对加在转向盘上的动力大小和方向进行控制。最终的决策可利用消息路由器传递给悬架，转向系统等智能体，达成各个汽车子系统的协调配合，缓解驾驶员的驾驶强度。

结语

（1）基于汽车动力学理论，提出一种底盘水平动力学和垂直动力学协调控制的控制逻辑，主动悬架的优化，可以改善主动转向和主动制动的控制效果。协调控制可以有效提高车辆行驶的主动性，从而提升汽车的安全性能。

（2）通过设计汽车转向系统多体动力学模型，总体分析了转向、悬架两个系统间耦合关系。优化了分级式底盘综合控制系统，结果表明，集成控制方式能有效地改善汽车的操作稳定性，安全性。利用主控制单元的协调分配，协调控制个子系统的工作，使汽车动力学性能达到最佳，为汽车底盘设计打下了一定的理论基础。

参考文献

[1]陈祯福.汽车底盘控制技术的现状和发展趋势[J].汽车工程.2006，28（2）.

[2]喻凡，李道飞.车辆动力学集成控制综述[J].农业机械学报.2008，39（6）.

汽车动力学理论范文第3篇

关键词 电动力效应 高压断路器 动力学特性 仿真分析

中图分类号： TM85 文献标识码：A

1 引言

断路器的动力学研究，以前的方案是：利用断路器运动部件运动学方程和动力学方程，适当的数值方法求解方程；视觉模拟运动部件的运动过程。用这种方法进行简单的运动控制系统是有效的，尤其是在低压电器运动学特征的研究，已成功地应用。但对于复杂的机械系统，如高电压断路器的操作机构，许多由于组件约束关系的各种组件之间的动力学方程的复杂性，这一方案似乎是不够的，这需要寻求其他的解决方案。多体动力学仿真软件的出现提供了良好的手段来解决这个问题。 ADAMS软件包是使用最广泛的机械系统仿真分析的全球软件之一。它可以很容易地创建参数化实体模型，进行多体系统动力学理论计算，以解决运动方程的多体系统动力学方程的问题。相对于传统的模拟方法的ADAMS仿真，避免了繁琐的建立方程和方程组求解工作，使用户能够集中关注问题，极大地提高了仿真效率。

基于多体系统动力学的原理，利用ADAMS软件封装VS1真空断路器执行机构动力学模型，并测试了该模型的有效性。同时，我们还建立了真空断路器供电的计算模式。基于两个模型，模拟断路器的短路分断过程，打破电力断路器的机械性能，使用测试方法的模拟结果进行验证，为最优化的设计提供了必要的理论基础。

2 VS1真空断路器的动力学模型和验证

观察ADAMS的VS1型真空断路器的动力学模型。该模型显示了运动学方程和动力学方程。 ADAMS软件解决这些软件包的内在动力方程的模拟。为了确定是否符合实际情况，可使用高精度的导电塑料，用 ADAMS软件测试相关参数的仿真模型。在所测量的模拟曲线中，对开口进行比较。可以看出，输出曲线与实际原型吻合良好。还有其他的机械参数的仿真模型的测试，这些测试的结果证明了仿真模型的正确性和有效性。本文设计了一个实验，测试VS1真空断路器的有效性和准确性。测试电流8.9kA，11.1kA，20kA的，22.2kA，31.1kA（均为峰值）。在测试过程中，使用传感器监测断路器的机械性能，通过分析平均栅极速度，建立断路器，测试条件模拟。显示出了实验和模拟的比较结果。可见，模拟结果与实验结果吻合得很好，平均最大相对误差小于5%，最高速度相对误差不超过10%。在本文中，我们认为，电力断路器动力学模拟的效果是有效的。

3 考虑电动力效应的断路器动力学特性仿真

开关电器中的电动力直接影响着电器的工作性能。当发生短路故障时，断路器要迅速开断短路电流，在此过程中，动静触头之间产生很大的电动力，这个力必然会影响断路器的机械特性，尤其是分合闸速度。

考虑到各相导体之间的电动力对于分合闸速度的影响并不大，故本文仅分析动触头所受到的电动力。动触头所受到的电动力由两部分组成，一部分是由于电流在磁场作用下产生的洛仑兹力（Lorntz-force）FL，另一部分是 由于触头接触处电流线收缩产生的霍尔姆力（Holm-force）FH。

4结论

（1）创新的多体动力学仿真包ADAMS真空断路器动力学研究证明是可行的和有效的。（2）验证结果表明：模拟能更好地反映真实情况，同样是有效的。

参考文献

[1] 吴伟光，马履中（Wu Weiguang，Ma Luzhong）.真空断路器用弹簧操动机构的优化设计（Optimization design of operating device of vacuum circuit breaker）[J].高压电器（High Voltage Apparatus），2002，36（3）：14-16.

[2] 张晋，陈德桂，付军（Zhang Jin，Chen Degui，Fu Jun）.三相短路情况下塑壳断路器开断特性的计算机模拟（Computer simulation of MCCB switching characteristics under three phase short circuit conditions）[J].低压电器（Low Voltage Apparatus），1999，（1）：10-14.

[3] 张晋，陈德桂，付军（Zhang Jin，Chen Degui，Fu Jun）.低压开关操作机构三维可视化仿真技术的研究（Research on three-dimensional visualizing technique to improve operation of low voltage switches）[J].西安交通大学学报（Journal of Xi’an Jiaotong University），1999，33（2）：6-10.

[4] 张越今，宋键，张云清，等（Zhang Yuejin，Song Jian，Zhang Yunqing， et al）.多体动力学分析的两大软件――ADAMS和DADS （Two broadestly used softwares ADAMS and DADS in the field of multiple body system analysis）[J].汽车技术（Automation Technology），1997，（3）：16-20.

[5] ADAMS.User’s reference manual[M].Version 11.0，MDI Corpo-ration，1999.

[6] Stammberger H.Force calculations for the movable contact of circuit breakers[C].19th international conf. on electrical contactphenome-na.14-17september，1998，Nuremberg，Germany.

[7] 张冠生.电器理论基础[M].北京：机械工业出版社，1989.

汽车动力学理论范文第4篇

[关键词] 新型城镇化 ；教育动力学；职业教育

中央经济工作会议2012年12月15日至16日在北京举行。会议提出了2013年经济工作的主要任务。积极稳妥推进城镇化，着力提高城镇化质量。新型城镇化的“新型”主要是指技术创新和新型工业化。为了推进湖南省新型城镇化发展，提高湖南省在全国经济建设的核心竞争力，对农村富余劳动力和城镇待业居民进行职业教育成为湖南经济发展领域中的头等大事。因此，用教育动力学来研究湖南省职业教育，以加快和促进湖南经济的发展，具有重要的理论价值和实践意义。

一、国内外研究现状与述评

中外学者、教育理论家们对职业教育向来重视，主要是从概念与理论研究、动力学和教育关系研究、城镇化与职业教育方面来研究。王守恒从教育动力的理论基础、原动力原理、惯性原理、引力-加速度原理以及创造性原理，教育动力的表现、功能、作用，教育动力的双向性以及教育动力的系统结构、机制等方面，较深刻地回答了教育动力的一系列理论问题，构建了教育动力理论体系。[1]曹玮、曲春生、孙伟国以系统的观点和系统动力学的思想对职业教育在教育大系统和社会系统中所占有的地位和发挥的重要作用作了分析，并对职业教育遇到的问题和解决思路进行了探讨。[2]沙砾、王卉佳应用系统动力学，通过一些系统基模对教育中的一些问题进行了简单的分析研究。[3]杜睿云，段伟宇从职业教育促进农村剩余劳动力转移的角度论述职业教育对中国城镇化进程的推动与稳定作用。[4]曹晔认为城镇规模和综合实力决定职业教育的办学层次与数量，为职业教育提供宽松的发展环境，促进职业教育布局和结构变化。同时，职业教育的发展为城镇化提供了人力资源，对增强城镇经济社会竞争力，改善就业结构，减少城镇化过程的贫困人口，加快劳动力流动，加速城乡一体化进程，带动城镇相关产业发展，促进城镇精神文明建设具有重要战略意义。[5]刘征认为高等职业教育要服务于城镇化建设，必须从城镇化建设与发展的需求出发，调整专业布局和培养目标，改革人才培养模式，加强对农村劳动力的非农职业技能培训。[6]本文拟从教育动力学角度对湖南省新型城镇化职业教育进行研究。

二、湖南省新型城镇化背景下职业教育动力学研究

1、湖南省职业教育现状分析

湖南省是一个农业大省，分为14个地区（13地级市和1自治州），122个县级行政区包括34个市辖区、16个县级市、65个县和7个自治县。目前职业教育主要是以在校全日制学历教育为主，培训机构一半以上分布在长沙，其他地区居民很难就近进行职业培训。 与北京、上海、江苏等省市职业教育相比明显落后。

湖南省的职业教育存在一系列问题：办学形式单一、办学规格和层次结构偏低；职业专业结构布局不合理，传统的农、林、牧专业力量比较强，第二、三产业专业力量比较弱；师资队伍素质参差不齐，普遍存在教师的学历和职称结构偏低、年龄结构不合理等现象，许多职业学院文化课教师数量偏多，“双师型”教师严重不足，这些严重地阻碍了湖南省新型城镇化建设的需要，也导致职业教育很难实现办学质量上的突破和飞跃。

2、教育动力学对新型城镇化的职业教育启示

教育是一个开放的动力系统，是人类社会发展动力中的一个直接动力，是社会经济和科技技术发展的动力，它每时每刻地接受其他社会子系统的影响。随着湖南省新型城镇化的不断推进，农村人口和劳动力向城镇转移，第二、三产业向城镇聚集发展，技术性人才的需求量继续上升，农村富余劳动力和城镇待业居民等对职业教育提出新的要求。

（1）教育动力学与实践相结合，以地级市和自治州为中心，形成以点带面的辐射职业教育

目前湖南城镇化发展实施点轴群战略，以长株潭都市区为核心，以“一纵一横”城镇带为骨架，构建大中小城市与城镇协调发展、分工明确、功能互补、布局合理的城市网络体系。[6]

根据教育动力学原理，职业教育具有原动力、创造性、“引力-加速”、惯性等特性。为了适应湖南省新型城镇化建设，建立以长沙、株洲、湘潭为核心，其他地级市和自治州为中心，形成以点带面的辐射职业教育战略部署（见图1）. 大部分职业教育学院聚集在长沙、株洲和湘潭，以这三个城市为核心，向周边地级市和自治区辐射，再以岳阳、常德、张家界、吉首、怀化、邵阳、永州、郴州、衡阳、娄底、益阳为中心各自向其管辖的县级市辐射，再由县级市向周边辐射，形成一个以点带面的职业教育系统，各城县间通过诸多反馈回路来完成职业教育。

（2）根据教育动力理论，对职业教育体系进行重构，推进湖南省新型城市化建设

教育动力系统是一个多因素、多层次、多方面构成的有机结构体系。结构决定功能，要最大限度地发挥教育动力的功能作用，就不能不使教育动力系统处于最佳的状态，以便推动教育更快、更好地向前发展。[1]要对湖南省职业教育体系进行重构，才能更快地推进湖南省新型城市化建设。

一是实行办学形式多样化，全日制和短期职业教育相结合

我国职业教育以全日制、长周期和学历化的职前养成教育为主，这种模式有利于培养青年早期的综合素质，但随着新型城镇化进程的不断推进，农村人口和劳动力向城镇转移，第二、三产业向城镇聚集发展，农村富余劳动力希望进城迅速就业和增加收入，这种职前养成教育早已滞后了，他们不愿意利用更多的时间和精力去接受这种全日制学历教育，他们需要在较短时间内掌握谋生技能。

因此，要实行办学形式多样化，全日制和短期职业教育相结合，学校、政府、民间等机构开展职业教育，开办汽车维修、护理、厨师、保姆、月嫂、美发、电焊工等培训班，以满足农村富余劳动力和其他城镇待业人员多样化学习需求。目前湖南省政府对贫困人员进行资助，委托学校或培训机构对他们进行免费短期技能培训，得到很好效果，为湖南省的服务行业培养了不少技术人才。

二是适合湖南省新型城镇化发展，不断提升职业教育层次

我国职业教育包括初等职业教育、中等职业教育、高等职业教育，但对于更高层次即本科以上的职业教育还没有。湖南省在新型城镇化过程中，对第一产业人才的需求明显减少，迫切需要大量通过职业教育培养出来的综合素养较高的第二、三产业的学生。

因此，不断提升职业教育层次迫在必行。今年3月，教育部副部长鲁昕透露，中国高等教育将发生革命性调整，600多所地方本科院校将逐步转型职业技术学院。按比例湖南省即将有20多所本科院校成为本科职业教育院校，突破职业教育体系从大专到大本、甚至于研究生、博士生的构建。这个体系存在，对于职业倾向比较清晰的学生，给了他们未来成长的渠道，同时也解决了大学生就业难问题，满足了社会的需求。

三是按照湖南省战略发展计划，调整职业教育专业结构

我国职业教育的专业结构，从总体上看，职业教育专业布局不太合理，传统的农、林、牧专业力量比较强，第二、三产业专业力量比较弱。新型城镇化建设对职业教育的专业也提出了新的要求。

湖南省是一个农业大省，有丰富的资源和物产，良好的旅游环境。目前支柱产业是建筑、装备制造、钢铁有色、卷烟制造、旅游、文化六大产业，其他的电子信息、新材料、汽车等优势产业加速发展，对第二、三产业技术人才需求不断增加。为了适应湖南省战略发展要求，职业教育要调整专业结构，不同学校根据社会需求和自身优势设置特色专业。像湖南工业职业技术学院、湖南大众传播职业技术学院、湖南信息职业技术学院在这方面很有特色，这三所学校分别以制造业、文化产业、信息业为重点专业，形成了自己的专业特色。特别是湖南工业职业学院因为其专业特色一举成为国家示范性高职院校，该学院设置了机械工程系、汽车工程系、电气工程系、信息工程系、经济管理系、商贸旅游系、现代设计艺术系等7个系（院），校内有实习工厂，具有丰富的校企办学经验。

四是优化师资结构，培养双师型教师

现在的高职院校，大部分是在1999年前后由中专转为职业院校，由于各方面的原因，职业教育的师资队伍结构不合理，存在教师的学历、职称结构偏低、年龄结构不合理等现象，职业院校的文化课教师数量偏多，“双师型”教师严重不足，这早已不适合湖南省新型城镇化要求，不能满足社会对职业技术人才的迫切需要。为此，职业教育要优化师资队伍，通过一系列优惠政策引进优秀人才，要求在职教师攻读硕士、博士学位等一系列措施来提高教师素质；同时校企结合，聘请各行业的专家执教，积极培养双师型教师。

总之，湖南省职业教育只有构建以地级市和自治州为中心，形成以点带面的辐射职业教育战略部署，通过各城县间诸多反馈回路来进行职业教育。同时对湖南省职业教育体系进行重构，才能满足湖南省新型城镇化的需要，这样才能把有利的人力资本转化为人力资源，促进湖南省新型城镇化建设的繁荣发展。

参考文献：

[1]王守恒.教育动力论[M].北京：人民教育出版社，2000.

[2]曹玮，曲春生，孙伟国. 基于系统动力学视野的职业教育[J].天津职业技术师范学院学报，2004，14（1）：41-42.

[3]沙砾，王卉. 系统动力学在教育研究上的应用浅探[J].科教导刊，2011，（5）：16-17，28

[4]杜睿云，段伟宇. 论职业教育与中国城镇化建设的互动关系[J]. 经济论坛，2010（1）：21-24

[5]曹晔.城镇化与职业教育发展[J].职业教育，2010，31（10）：5-9

[6]刘征. 湖南省高等职业教育服务于城镇化建设的对策研究[J].中国电力教育，2008（13）：50-52

汽车动力学理论范文第5篇

【关键词】 结构；动态特性；试验模态分析；有限元

1 结构动态分析的研究对象

机械动态设计是正在发展中的一项新技术，它涉及到现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、设计方法学等众多学科范围，目前还没有形成完整的动态设计理论、方法和体系，许多问题尚需进行深入广泛的研究。以下结合文献[1～4]的论述，对机械动态设计发展与现状作简要评述。

目前,国外在结构动态分析设计领域的研究十分活跃，特别是美国、西欧等一些发达国家，十分重视关于结构动态分析设计问题的研究，并将其列为结构设计领域的重点发展方向之一。结构动态设计的主要内容包括两个方面：①建立一个切合实际的结构动力学模型；②选择有效的结构动态设计方法[1]。机械结构动态设计的一般大体过程是：对满足工作性能要求的产品初步设计图样，或就需要改进的产品结构实物进行实体建模，并作动态特性分析。然后，根据工程实际情况，给出其动态特性的要求或预定的动态特性目标，再按结构动力学“逆问题”方法直接求解结构设计参数，或按结构动力学“正问题”分析方法，进行结构修改与修改后结构的动态特性预测，其结构的修改与预测往往需要反复多次，直到满足各项设计要求为止，从而得到一个具有良好静、动态特性的产品设计方案。

2 结构振动系统的建模

2.1 有限单元法。结构振动系统的建模问题是结构动态设计的基础，目前建模的一种常用的方法是采用有限元法，这种方法首先将连续的弹性体离散化，然后从能量原理出发建立起整体控制方程，利用数值方法求解，得到结构的参数。该方法的优点是可在结构设计之初，根据设计图纸，预知产品的动态性能，预估振动、噪声的强度和其它动态问题，并可在图纸阶段改变结构形状以消除或抑制这些问题。该方法是一种近似解法，但就其计算精度来看，基本能够满足使用者的要求。对复杂结构，这是一种较为有效的分析方法。随着计算机技术的发展，建立在有限元原理上的结构分析软件已经相当成熟（如：IDEAS、ADINA、NASTRAN、SAP、ANSYS等），它们已卓有成效地应用于航空、航天、船舶、汽车和机床等工程结构的动态分析。

然而，对大型复杂结构而言，由于材料物理参数的不确定性，边界条件的近似处理、接头及连接处的连接参数估计不准确，以及缺乏阻尼参数等原因，要想直接依据图样资料建立一个能准确反映结构动态特性的有限元模型是比较困难的，其计算精度也难以保证。

2.2 试验模态分析法。近10多年来，由于动态测试、信号处理、计算机辅助实验等技术的迅速提高，试验建模技术也得到了很大的发展，因此结构动力学分析的另一种有效的方法是试验模态分析法。该方法是建立在实验基础上的确定系统动态特性的一种更为有效的方法。它是在结构上选择有限个试验点，在一点或多点进行激励，在所有点测量系统的输出响应，通过对测量数据的分析和处理，建立结构系统离散的数学模型。

这种模型能较准确的描述实际系统，分析结果也较可靠，但该法客观上要求有一个实际模型，因而提高了建模成本，同时由于实测信息的不完整，导致模型的不完备，往往只能反映真实系统的低阶模态特性，难以适应大型复杂结构。

2.3 基于试验数据的有限元模型修正法。鉴于上述两种方法的优缺点，现代的发展趋势是把有限元方法和试验模态分析技术有机结合起来，用有限元方法建立先验模型，而用实测的动态数据通过不同方法对其先验模型进行修正，利用修正后的有限元模型计算结构的动态特性和响应，进行结构的优化设计[1,5]。目前，一些较复杂结构系统的实验模态分析和动态特性有限元分析在国内外都已取得了一定的成果[5]。用实验模态分析结果修正机体有限元模型的方法，在机体有限元建模上已得到实际应用，从而为进行机体动力响应计算奠定了基础。

基于实验数据的结构有限元模型修正，近30年来国内外学者提出了大量的修正方法，这些方法从修正的对象来说，大体上可分为矩阵型与设计参数型两大类。矩阵型方法的基本思想是：根据一定的准则和结构动力学关系来修正有限元模型的质量矩阵和刚度矩阵，使修正后的有限元模型计算的模态参数与实验结果一致。这类方法首先由Berman等人于1971年提出，而由Caesar（1986）、Kaba（1985）和张（1988）等设法改进。虽然在数学上该方法可达到由修正后的有限元模型计算的模态参数与实验结果相一致的目的，但其修正后的质量与刚度矩阵已失去了明确的物理意义，因此修正后的模型很难用于结构的动态设计；而设计参数型直接对结构的材料、截面形状和几何尺寸等参数进行修正，该类方法可直接应用于结构动态设计，例如Colluins(1974年)、曾（1991）、陈（1994年，1996年）等人曾用实验模态参数辨识结构的设计参数，Ewins（1990年）、Link（1992年）等人曾用频率响应函数进行过结构设计参数的识别。该方法属于基于“逆问题”直接求解的动态设计方法。关于结构动态设计的“正问题”，即结构修改与修改结构的重分析，是目前较为广泛的一类动态设计方法。例如：有关结构修改的灵敏度分析（Fox1968年提出），修改结构重分析中用到的基于小参数的矩阵摄动法（Rayleigh为先驱）等等都得到了广泛应用。

3 结构动态分析在工程领域的应用

目前对结构进行动态分析时，应用较为广泛的是利用有限元的方法，建立模型后，在对结构静态分析的基础上，进行模态分析、冲击载荷作用下的结构分析等等。这种分析方法已成功地应用于航空、航天、船舶、汽车和机床等工程结构的动态分析。

参考文献

[1] 陈新.机械结构动态设计理论方法及应用.北京:机械出版社,1997

[2] 张连山.关于国内抽油机发展趋向的几个问题.石油机械，2003，24(2)

[3] 萧南平.对游梁式抽油机节能问题的探讨.石油机械，2000，25（3）

[4] 彭勇，史足民，徐建宁.异形抽油机支架静强度及刚度分析[J].石油机械，2002，30（6）