机械结构的模态分析方法研究综述

模态分析是研究机械结构动力特性的一种近代方法,是指通过计算或实验获得机构的固有频率、阻尼比和模态振型等模态参数的过程,是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。本文对模态分析的基本概念、研究目的、分类、分析方法、发展历程、发展现状和展望一一作了阐述。     

MM7132机床的复模态分析

在机床动态性能研究中,一般采用的比例阻尼假设不符合机床的实际情况,因此不宜采用实模态方法分析机床的动态特性。本文应用复模态原理,对机床的各阶振动模态,进行了理论分析和实验验证。并采用一种新的图示法,在一张图上同时表示机床各主要部件的瞬态振型和最大幅值振型,使各阶复振型具有直观性。     

桥梁结构全息模态参数识别方法试验研究

针对传统桥梁结构健康监测中使用的接触式传感器存在数据离散性大、安装程序繁琐、难以反应桥梁结构整体状况等局限性,本文基于全息视觉传感器智能监测系统,识别结构全息几何形态在相应时空域上的振动信号,较为准确的获取结构全息图像数字化位移坐标信息,同时针对提取的振动位移进行频谱分析,获取桥梁结构的模态参数,实现对桥梁状况的基本识别。本文对一座缩尺模型桥进行试验验证,研究结果表明：全息视觉传感器智能监测系统测试结果与位移传感器测试结果吻合度较高,针对竖向荷载响应的功率谱,两种方法实测结果在低频范围内都能够较好地吻合,振型变化趋势基本一致。基于全息视觉传感器智能监测系统的桥梁形态监测真实、连续、敏感,较为准确地反映了结构在各工况下的位移变化和模态响应,后期将会进一步优化全息视觉传感器监测系统识别灵敏度,实现在各种工况激励下的高阶模态参数和结构损伤识别。     

基于LMS系统的某型高射机枪模态分析

基于LMS Test Lab模态分析软件及数据采集系统,对自制实验枪架上的某型高射机枪,采用多点激励单点响应法进行激振实验.通过PolyMAX模态参数识别方法,对测试数据进行模态分析,获得了该机枪结构的11阶模态固有频率、阻尼及其振型;得出机枪的变形主要表现为纵向和横向的振动特性;证明了自制实验枪架的刚度符合射击实验的标准.本研究得到的结果,为进一步指导该型高射机枪系统结构动态优化设计提供了理论依据.     

结构面内振动分析的频闪云纹方法

云纹方法的基本原理用激光全息和激光散斑方法来测量振动物体的振型,不仅对实验装置要求很高,而且对较大振幅振型的测量无能为力.我们将面内云纹方法和频闪方法相结合,成功地解决了这一测量问题. 在有机玻璃模型梁的表面贴上光栅胶片,用自己试制的同步闪光仪,拍下振动的两个极限位置的两次曝光底片,通过光学空间滤波技术,获得了清晰的等挠度条纹图,定量地获得了振型曲线.     

频闪全息测振的误差分析

本文讨论了频闪全息干涉测振技术在进行模态分析时,由于采用激振频率离散步进的方式进行激励,在共振区往往会产生峰值测量误差,提出如何根据最大允许测试误差选择合适的离散频率增量;文中还探讨了文献[1]中所提出的复模态分析方法,由于被测系统有一定的非线性而产生的理论误差,和当激励信号本身存在一定的失真度时,由于高阶次谐波分量与系统的高阶共振频率一致而引起的系统共振响应对测试结果的影响;指出了影响测试结果最严重的是较低阶次非谐振分量.     

频闪激光散斑散焦照相法测量板结构动态变形

提出了用频闪激光散斑散焦照相法分析结构动态特性的新技术．应用该技术可获得优质的全场散斑条纹图，并可用逐点滤波法进行精确定量分析．讨论了如何选择激光脉冲宽度的方法．给出了频闪激光散斑散焦照相法的实验结果．     

褶皱薄膜结构振动分析与控制

目的通过有限元模态分析和瞬态分析说明褶皱对薄膜结构动态性能的影响,在此基础上设计PID控制器,有效抑制薄膜振动。方法建立正方形薄膜结构有限元模型,经非线性屈曲分析得到面外褶皱形态,更新有限元模型进行模态分析;以初始褶皱形态为平衡状态,施加冲击扰动进行瞬态分析;通过MATLAB/ANSYS联合仿真,设计简单有效的PID控制系统。结果 (1)经模态分析得到了褶皱薄膜结构各阶固有频率和模态振型;(2)经瞬态分析得到了扰动点与褶皱峰值点处的振动曲线;(3)经MATLAB/ANSYS联合仿真得到了施加PID控制后褶皱峰值点处的振动曲线。结论 (1)褶皱的存在可改变薄膜结构的动态特性;(2)本文PID控制方法可有效抑制振动,提高薄膜结构的在轨稳定性。     

散体与连续体耦合系统的模态特性实验

为深入研究散体与连续体耦合这类包含复杂接触关系的系统的模态特性,以装载碎石的长方体箱体容器为研究对象,进行了模态实验方法研究.通过5组不同工况下的对比实验,探索了锤击激励和振动台激励在耦合系统模态实验中的差别和适用条件,并根据实验结果总结出散体物料百分比对结构整体模态特性的影响规律:车箱中散体物料百分比的不同会影响车厢整体的振动特性,随着物料的增多,结构的各阶频率下降,模态混淆现象逐渐增强,主要振型由弹性体振型转变为刚体振型.     

全息光栅干涉法测量曲面形貌的理论研究

基于光栅原理，提出一种可用于任意曲面形貌测量的全息光栅干涉的新方法，给出了光学原理实验系统，系统中采用拟氖激光不光源，反射型柱面全息衍射光栅为标准器，并用计算机软、硬件对光栅信号进行细分处理。实验表明，系统可获得较宽的动态范围和较高的分辨率，可用于测量曲面形貌。     

利用MRD实现并联机床振动控制的研究

为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理.只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果.探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法.根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰.     

超精密磨削辅助工作台及结构静动态特性研究

研制了一种基于高刚度PZT作动器的超精密定位工作台，其特点是采用弹性铰链预紧和提供工作台侧向刚度，结构简单，动态响应速度快，分辨率高，为防止PZT作动器受到过大弯力作用和动平台弯曲变形，在动平台与PZT作动器间加入弹性缓冲环节和辅助弹性隔离板，另外，对工作台输入同特性，静动态刚度和模态振型，以及受外力的作用时产生的静态位移误差进行了试验研究，试验数据表明，该工作台可作为精密磨床的辅助工作台，极大地提高机床的定位精度。     

直线滚动导轨结合面参数对数控机床动态特性的影响

对某机床厂CKS6116卧式数控机床导轨结合面的静、动刚度与阻尼等参数特性进行了研究.首先利用静、动态特性实验得出机床的各项动态参数,然后用ANSYS有限元分析软件模拟和显示机床在考虑导轨结合面参数条件下的各阶模态下的振型和固有频率.最后对整个机床进行激振试验,验证了仿真参数的准确性.说明直线滚动导轨结合面的静、动刚度与阻尼对机床的动态特性具有很大的影响.     

单质体反共振隔振振动机械的理论及应用

将动力反共振原理DAVI应用于振动机械,提出一种新型反共振隔振振动机械,即单质体反共振隔振振动机.利用Lagrange方程建立了该振动机械的数学模型,推导了传递率的表达式,并给出了配重对筛机振幅的影响及该种振动机动力学参数的选择计算方法.通过计算机仿真和模型试验证明了这种振动机的隔振效果优于一次隔振,接近二次隔振.通过合理选择动力学参数,振幅减小量几乎可以忽略不计,振幅的减小还可以通过适当增加激振力得到补偿.     

应用电流变技术改善汽车平顺性研究

将振动系统输出作为优化目标,把振动系统纳入汽车电控系统综合考虑,利用电流变效应,通过电控系统使电流变液在随机工况下实时改变粘性,从而改变减振器阻尼,在保证行驶安全性和悬架撞击限位概率在规定范围内的前提下,实现汽车振动系统动态特性的自动优化控制,使振动输出在路面随机输入下时刻为通过调控阻尼所能达到的最小值,即平顺性最佳．     

MG1432B结构系统实用模态试验方法研究

本文针对MG1432B模拟实际工况进行了非接触式单点相对激振和多点拾振动态测试的研究。结果表明,该试验方法较准确地揭示了影响机床加上性能的动力学本质,从而为机床结构系统的模态分析和动特性修改提供了准确、可靠的试验参数。具有较好的工程应用价值。     

高频机组基础振动检测分析

为了找出诱发高频机组基础不良振动的原因，从基础计算模型方面对基础激励与响应进行了分析，以两个高频机组基础为动测实例，经模态分析得出钢筋混凝土构架式基础竖向1阶振动与电机产生共振；应用功率谱法对动力机组及基础平台进行动测，得出平台异常响应频率66Hz为水泵工作频率，调整机器的工作频率可避开不良振源影响，达到明显的减振效果。由此而知，动力机器基础出现不良振动时，不可盲目改变结构的动力特性，应在机器不同工况比如：停机、起机及正常转速下，对机器及基础进行动测并对振动信号进行比较分析，以制定出行之有效的减振方法。     

基于量子理论方法的原子激光冷却机理分析

应用含保守系统和非保守系统的薛定谔方程分析了激光冷却机制,用该理论证明了原子在激光场中被冷却.并预言了原子冷却温度与原子振动频率成正比,该结论与最近在Nature发表的实验结果完全一致.     

基于相似理论的钢筋混凝土建筑结构振动模态

以三层钢筋混凝土建筑结构为研究对象，将其简化为3自由度的弹簧-质量振动系统，用相似理论建立振动系统的实验模型，制作等效的建筑结构实验模型．用传递函数响应方法对实验模型进行动态响应实验研究，测得振动系统的固有频率和振型，掌握振动系统的动态特性，为钢筋混凝土建筑的结构设计和系统减振设计提供动力学的实验测试方法，尤其给安装在建筑物内机械设备的振动控制提供了设计依据．     

考虑直线导轨影响的数控机床动态性能分析

为了提高机床产品设计的成功率,需要在产品设计完成后,物理样机制造出来之前对其进行分析和评价.直线滚动导轨是数控机床常用的重要部件,因此对采用滚动导轨的数控机床的动态性能进行分析,研究对数控机床性能的影响具有非常重要的意义.以某机床厂生产的CKS6125数控机床为研究对象,提出了机床导轨结合部特性仿真分析的有限元方法,研究了导轨支承部分弹簧阻尼单元的布置,建立了CKS6125机床进给系统有限元模型,对机床的动态性能进行分析和确认.最后采用试验的方法对有限元分析模型进行必要的验证.