爆炸容器动态响应的三维数字图像相关方法实验研究

通过实验测量手段研究爆炸容器的动态响应和振动特性. 通过使用3D-DIC方法获取爆炸容器在不同炸药药量情况下工作过程中的变形场信息,对容器封头和侧壁中环面的测量结果进行频谱分析得到了两个部位的主要频率,确定了爆炸罐的振动频谱分布情况. 结合有限元模拟方法,使用ANSYS软件模态分析模块建立容器的有限元模型,得到了容器各阶振动模态的固有频率,与DIC结果对比确定了爆炸罐的主要振动模态和振型,证明了本方法在研究容器振动领域的可行性和可靠性.     

四缸柴油发动机机体有限元模态仿真及其测试

为了研究某四缸柴油发动机机体结构的动力学特性,建立了机体的三维有限元模型,运用ANSYS有限元软件对其进行了模态分析.为了验证有限元数值计算的合理性,根据实验模态分析理论,对自由状态下的发动机机体进行了模态测试.测试结果和有限元计算结果一致,说明计算方法正确、合理,所建有限元模型具有较高的精度,有效反映了机体的振动特性,该实验方法具有工程指导和应用价值.     

整体叶盘结构模态特性分析及应力分布规律

为了研究整体叶盘结构的模态特性及应力分布规律,基于有限元分析方法建立了整体叶盘结构有限元仿真模型,对自由状态及离心力载荷下的整体叶盘进行模态及振动特性分析;并探究实心与空心整体叶盘的应力分布差异及不同叶片间隙的整体叶盘应力分布规律。为了验证仿真结果的准确性,基于多点激励单点响应方法开展了整体叶盘结构模型的模态试验,并在多功能转子实验台上开展不同转速下应力测试试验。结果表明,该结构模态频率的仿真结果与试验测试结果误差在4%以内,验证了所建立的有限元仿真模型的正确性;应力测试试验验证了其不同转速下的应力分布规律;离心力载荷对整体叶盘二节径振动下固有频率影响最为显著;空心叶盘较实心叶盘应力集中现象更为突出,且叶片根部应力值会随着叶片间隙的增大而有明显提高。     

自制旋转机械故障模拟试验台的转子振动特性研究

本文采用软件仿真与实验分析相结合的方法,研究了自制旋转机械故障模拟试验台转子的振动特性。使用Solidworks软件对转子进行三维实体建模,并在Altair Hyper Mesh软件中划分网格,导入到ANSYS Workbench软件进行后处理分析。首先通过静力学分析获得双盘转子变形与应力分布情况;考虑陀螺效应的影响,通过模态分析获取固有频率及振型云图;生成Campbell图,分析转子在设定转速区间内振动分量的变化特征;通过谐响应分析获取特定频域内的动态响应。最后进行实验模态分析,并与仿真结果进行对比,从而验证有限元模型的准确性。研究表明：转轴轴肩位置处存在一定程度的应力集中;临界转速远大于工作转速,可有效避免共振;该结构动刚度良好符合设计要求。本文可为该类型转子的振动特性分析提供参考,并为旋转机械故障的模拟实验起到了一定的指导作用。     

压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

某疲劳振动试验机的有限元建模及动态分析

为获取疲劳振动试验机的模态参数及其在动态载荷下达到稳态时输出端的应力及应变,采用有限元方法,利用ANSYS软件对一给定结构参数的疲劳试验机进行三维实体建模,并进行模态分析和动态分析,得出了试验机的固有频率和试验机达到稳定振动状态前输出端节点Y方向位移随时间的变化曲线.该项工作代表了现代机械设计的理念,其结果对工程设计人员具有直接的指导意义.     

纸张动态分析中阻尼矩阵的实验确定方法

采用激振实验的方法，对纸张在空气中振动时的阻尼特性进行了研究，提出了在纸张动态响应有限元分析中阻尼矩阵的确定方法和详细步骤。以该方法确定阻尼矩阵，对悬臂状态纸张的动态响应进行了有限元分析，分析结果与实测结果非常吻合，表明由该方法确定的阻尼矩阵能够较真实地反映纸张在空气中振动的阻尼特性。     

飞行过程中惯导系统的随机振动响应分析

用有限元方法建立某飞行器惯导系统动力学分析的计算模型。进行了该模型在自由状态与边界约束状态下的模态参数计算 ,以及基础激励下的随机振动响应分析。通过对橡胶减振器进行三维实体有限元建模 ,研究了橡胶减振器连接刚度和阻尼特性参数对惯导系统响应的影响 ,并将计算结果与试验数据进行了比较。     

行星齿轮传动系统接触模态分析

将三维非线性有限元分析理论用于行星齿轮系统的模态分析中,探讨了用有限元模型获取行星齿轮系统模态参数的方法。通过建立了行星齿轮减速器的有限元分析模型和定义啮合齿轮副之间的接触单元,分别对其自由状态和约束条件下的模态进行了模拟仿真分析,获得了行星齿轮系统相应的固有频率和振型。在实际应用中,可以根据计算结果了解系统振动模式,更好地指导设计工作。     

点火位置对甲烷-空气预混泄爆容器结构响应影响研究

为研究点火位置对甲烷-空气预混泄爆容器结构响应的影响,利用自主搭建的甲烷泄爆容器结构响应测试系统,研究不同点火位置条件下的甲烷-空气预混气体泄爆作用下的舱体结构响应特性,结合内部超压、火焰演化和固有频率等特征探究点火位置对泄爆容器结构响应的影响机制。研究表明:泄爆过程中容器振动响应和内部超压均出现双峰值,点火位置的改变对两峰值的影响规律不同。点火位置的改变对容器内部火焰前期的发育、传播及内部超压特性有着一定的影响,泄爆初期容器低幅值振动响应受点火位置的影响较为有限。泄爆后期的高幅值振动响应随点火位置远离泄爆口而快速降低,底部点火泄爆时高幅值振动响应消失,为热声不稳定现象因点火位置的不同受到抑制。泄爆口附近点火将有较大幅值的振动响应以及更大能量的高频振荡。研究成果有助于全面地分析泄爆容器及其附属装置受爆炸冲击后的振动损伤状态,评估可能存在的损伤模式等。     

考虑温度梯度的氧化锆整体叶盘振动特性分析

为了研究温度场对热障涂层(thermal barrier coatings, TBC)整体叶盘振动特性的影响,考虑温度梯度在叶片厚度方向的非线性分布,并建立TBC整体叶盘有限元模型。基于热-固耦合原理和稳态热传导理论,采用有限元方法分析了TBC整体叶盘模态特性,绘制坎贝尔图研究频率转向,并在频率转向区进行响应分析。结果表明：非线性温度分布的温度场会降低TBC整体叶盘的模态频率;其模态频率转向区的转向间隙因温升而逐渐降低;在激振力作用下,受迫响应曲线因温升而出现左倾趋势且响应峰值逐渐增大,影响范围在10%以内。可见温升对TBC整体叶盘振动特性影响显著。     

柴油机曲轴模态的三维有限元分析

对x2105C-l型柴油机曲轴在自由模态下的固有频率特性进行了有限元分析,所计算的模态包含了扭转振动、弯曲振动和纵向振动.对X2105C-1型柴油机曲轴而言,前三阶非零模态可能引起曲轴的共振.计算结果较为真实地反映了柴油机曲轴的固有频率特性,可为动态响应分析和结构动力修改提供了进一步分析的动力学模型.     

基于PIHISCMSM失谐叶盘振动特性研究

针对新型航空发动机盘片轴一体化复杂转子系统的耦合振动问题,提出考虑预应力的改进混合界面模态综合法(PIHISCMSM),通过模态分析验证了该方法的准确性.基于Isight软件集成APDL语言,建立了叶盘系统CAD/CAE参数化驱动有限元分析平台,研究了不同叶片厚度失谐叶盘系统的动力学特性.研究表明,同种失谐模式下,叶片厚度不同时,叶盘系统的模态局部化因子对于不同模态振型的敏感程度不同,随着叶片厚度增加,叶片主导振动频率增大,叶盘系统的共振频率增加,共振峰值下降,增加叶片厚度能够降低失谐叶盘系统的振动响应局部化程度.     

热屈曲碳/碳化硅薄壁结构非线性振动响应特征分析

鉴于高超声速飞行器部分薄壁结构处于严峻的热声环境中,利用有限元法研究热声载荷联合作用下的复合材料薄壁结构随机动态响应。依据板壳理论构建复合材料层合板结构系统运动方程,然后将系统运动方程转换到模态坐标下,并采用有限元法数值积分求解结构随机响应;此后基于C/SiC薄板后屈曲状态下动态响应中位移和应力信息,分析了典型的非线性振动响应特征。结果表明热载荷和声载荷对处于热后屈曲状态下的C/SiC复合材料薄板结构响应的影响方式不同;与此同时,分析了结构表现出的三类典型运动:沿初始热屈曲平衡位置线性随机振动、沿两个屈曲平衡位置之间地跳变运动以及沿任一热后屈曲平衡位置小幅值随机振动。     

圆盘冷锯机圆锯片的有限元模态分析

针对圆盘冷锯机圆锯片的振动问题,采用有限元法对圆锯片进行模态分析,得到不同夹径比圆锯片的前10阶固有频率和主振型,分析圆锯片不同夹径比的振动特性,找到了圆锯片剧烈振动的原因,并验证了有限元法研究圆锯片固有频率的准确性.有限元计算结果为圆盘冷锯机安装情况、工艺参数制定、结构的优化设计和振动控制奠定了一定的理论基础.     

多缸内燃机主轴承的结构振动响应分析

以某4缸柴油机为例，应用有限元方法在机体结构模态分析的基础上，对多缸内燃机曲轴各主轴承在曲轴轴颈作用力激励下的结构动力响应进行了计算，得到了曲轴各主轴承在不同方向上的结构振动响应曲线，并对其响应特征进行了分析。对轴承结构动力响应与机体结构模态特征间的关系，以及主轴承结构振动与机体结构振动和噪声辐射之间的关系也做了进一步的讨论。结果表明作用在主轴承上的径向力可以激起主轴承的轴向往复振动，该轴向振动传播到机体裙部并产生噪声辐射，因此可以通过控制主轴承的轴向往得振动来达到抑制机体噪声辐射的目的。     

改善汽车变速器壳体端面波纹度的优化路径分析

为解决某汽车变速器壳体端面在实际加工过程中存在的波纹度问题,通过采用加速度传感器与PCI采集卡在LabVIEW数据采集程序设计平台下进行现场数据采集,实现该变速器壳体端面的振动参数测量;随后借助有限元模态分析以及谐响应分析得出激励响应频谱图,进而指导优化改进装夹定位模式,来改变该汽车变速器壳体端面的加工振动特性,使其固有频率偏离加工激励频率以达到减小加工振动的目的;再次理论测试分析发现该汽车变速器壳体的一阶模态固有频率从212Hz提升到了226 Hz,有效避开了铣削加工的激励频率,同时在加工频率210 Hz处的变形量只有0. 131 mm,相对于原装夹定位模式(1. 13 mm)下降了一个数量级,说明在新定位模式下的加工振动情况有了较大幅度改善;最后通过现场加工诊断测试,结果表明重新装夹后振动信号强度明显减弱,加工表面无显著振纹。可见研究成果可以保证机加工环境下该汽车变速器壳体端面的表面质量与加工性能,为进一步研究该铣削结构系统的振动特性和后期振动故障诊断及动态特性提供依据。