模态参数识别方法

本文对模态阻尼比、模态质量、模态刚度的识别做了介绍,并探讨了模态参数识别、修改的方法。模态参数识别的主要任务是从测试所得的数据中,确定振动系统的模态参数,其中包括模态固有频率,模态阻尼比,模态质量,模态刚度及振型等。     

烟叶分拣装置机架振动特性分析及优化

为分析烟叶分拣装置中机架的振动特性,利用Workbench软件对机架进行了模态分析,提取了1~4阶机架固有频率和振型,以提高低阶固有频率和降低低阶振型模态位移为目标,优化了机架结构。仿真结果表明:支架梁的壁厚由3 mm增至5 mm,分拣装置的1阶模态固有频率由55.179Hz提高到66.641Hz,机架1阶振型位移由155.95 mm下降至109.1 mm,2阶横振型位移由176.53 mm下降至146.73 mm,提高了机架低阶固有频率,降低了低阶振型位移。该研究为烟叶分拣装置的减振设计提供了参考。     

大型摊铺机车架的力学特性分析与结构优化设计

首先,基于大型摊铺机车架刚度和强度设计方法,建立大型摊铺机车架的有限元模型.然后,通过模态仿真计算与模态分析得到车架的前10阶固有频率及主要振型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性.最后,提出动静力学特性相结合的综合结构设计方法:以动态刚度为目标函数,通过相对灵敏度分析确定车架刚度薄弱部分,利用拓扑优化手段实现摊铺机车架局部形状的改变及加强筋的布置,以提高车架刚度;结合静力学特性,分析摊铺机车架在静置情况下的应力分布及变形情况,以校验其性能可靠性,最终完成车架结构优化设计.对优化后的车架进行仿真分析,结果表明,优化后车架第1阶和第2阶固有频率明显提高,同时车架质量减少了3%.     

基于固有频率的梁结构疲劳损伤演化规律

基于梁结构的动力特性能够真实地反映其实际状态,梁结构动力特性变化与疲劳损伤之间存在一定的内在关联,研究疲劳损伤演化对梁结构模态频率的影响机制,提出一种以固有频率为损伤变量的梁结构疲劳损伤演化规律研究方法。首先,基于Timoshenko梁自由振动方程,引入疲劳作用的影响,推导疲劳历程固有频率理论计算公式;然后,对预应力混凝土模型梁进行疲劳试验研究和动力测试,得到疲劳历程中疲劳刚度和固有频率的退化规律,并验证疲劳历程固有频率理论计算公式的正确性;最后,定义固有频率为损伤变量,得到基于1阶固有频率的梁结构疲劳损伤演化规律。研究结果表明:梁结构固有频率也具有类似抗弯刚度退化的3阶段衰减规律;在疲劳作用下,第1阶频率的下降幅度最大,第2阶频率的下降幅度次之,而第3阶频率的下降幅度最小;梁结构在疲劳历程中某时刻状态下,随着模态阶次增大,频率修正系数减小;随着疲劳次数增多,梁各阶频率修正系数呈现增大的趋势;以第1阶固有频率为损伤变量,能有效地拟合梁结构3阶段非线性疲劳损伤演化规律,为进行结构性能退化程度判定及剩余寿命预测提供研究基础。     

与上升器共体的样品整形装置结构力学分析及优化

为提高钻取采样整形装置的结构性能,提出了与上升器对接被动段共体支撑的整形装置支撑方案.采用有限元法对整形装置进行模态分析、主动段过载响应分析、着陆缓冲加速度响应分析等动力学特性研究,并对整形装置结构进行改进.通过修改整形装置的支撑构架布局,缩短了丝杠顶端力传递到上升器对接结构被动段处的传力路径,有效提高了系统动态刚度.分析计算结果表明:改进后的整形装置自然频率显著提升,1阶模态达到47 Hz以上,保证了整形装置在外界动态载荷作用下的动力学响应.     

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。     

粘性阻尼振动系统的复模态摄动分析及应用

利用复模态的矩阵摄动理论，分析一般粘性阻尼系统的模态频率和复振型对结构质量、刚度及阻尼修改的灵敏度特性，从而阐明选择结构摄动修改方案和最灵敏位置的一般原理，减小了复杂结构动态特性修改设计的计算量。通过对ＲＤＴ－１试验台动态特性的摄动分析计算，获得满足试验台工作特别要求的动态特性的结构设计方案。     

直臂克令吊动力响应及模态分析试验

针对直臂克令吊日常工作时进行复合运动,考虑冲击载荷对吊机引起的动力响应变化及各类振源对吊机结构引起的共振,对吊机的稳定运行产生影响,因此在结构设计过程中,有必要对其动态特性进行分析。建立最大起重量为15 t的克令吊三维模型,利用有限元分析软件Abaqus进行分析求解,得到动力响应结果对吊机结构产生的影响,对比计算模态与试验模态的结果,确定影响结构的固有频率、振型,验证分析的准确性。对有无肋板的模型进行模态分析,得到增加肋板不仅确保吊机的结构强度和刚度,同时有效地提高了结构的固有频率。通过本文分析,为完善该克令吊的设计提供可靠的理论依据。     

利用计算结果与模态参数修正结构动力模型

本文针对有限元动力模型提出了一个新的修正公式。该公式充分利用了有限元计算的结果和实测模态参数,只需少数几阶固有频率和振型,即可对初始理论模型进行动态修改。通过模拟计算了一个四阶系统和对一个实际结构的修正,结果证实了所提出的方法的有效性。     

基于灵敏度分析的车门轻量化研究

利用Hyperworks建立某车型车门的有限元模型,对车门固有频率、下沉刚度进行求解,并通过模态试验验证了有限元模型的有效性。为了提高结构优化效率,采用灵敏度分析方法确定对车门质量、下沉刚度和一阶固有频率敏感的部件。然后,以质量和下沉刚度为设计目标,一阶固有频率为约束条件对车门相应部件厚度尺寸进行多目标优化设计。计算结果显示,优化后的车门质量下降明显,下沉刚度有所提高,且一阶固有频率基本保持不变,实现了结构的轻量化目标。     

抽油机支架的有限元动态性能分析

应用有限单元法对电动机换向抽油机支架进行了动态特性分析,建立了支架模态的有限元分析模型,计算并分析了抽油机支架一阶到九阶模态的固有频率和振型,并进一步对支架结构尺寸改变引起模态变化的情况作了分析.结果表明:所研究的抽油机支架的各阶模态频率偏低,且各阶模态均影响支架的整体稳定性,进而指出可以通过改变支架结构尺寸或结构优化方法来提高支架的固有频率.     

考虑模态特性的高速机床进给系统刚度匹配研究

为了得到进给系统的最优动态特性,建立了进给系统的动力学模型。采用有限元法对高速机床进给系统的部件与结合面进行刚度设计,通过分析进给系统的振动形式,找出了在各种因素下系统模态参数的变化规律,以工作台的结构设计为例,进行了合理的刚度匹配。进给系统在低频段沿进给方向振动,最显著的影响因素是工作台的质量、丝杠-螺母副接触刚度、轴承副接触刚度和丝杠自身的拉压刚度,当系统沿垂直于工作台的方向振动时,受导轨-滑块结合面刚度的影响较大。在不同导轨、滑块跨距组合参数下,对系统模态的特性变化规律进行了分析,当滑块跨距为400mm、导轨跨距为300mm时,系统模态为最优分布。研究表明,该刚度匹配设计方法可使工作台的质量减小10%,进给系统的1阶固有频率提高9%,从而验证了该方法的准确性。     

ZH1105柴油机齿轮室盖有限元模态分析

在正时齿轮室盖的结构设计中 ,增强刚度和降低重量是相互矛盾的。有限元模态分析技术作为先进的动态、优化设计方法 ,可使结构具有合理的质量分布。本文应用有限元模态分析方法对ZH110 5柴油机齿轮室盖的模态特性进行了分析 ,运用I -Deas有限元分析软件建立了齿轮室盖的三维几何实体模型 ,求得齿轮室盖的前四阶模态参数和振型。根据上述模态参数 ,提出了提高刚度、减少振动的结构修改方案 ,模态分析的比较结果表明 ,修改后的方案显著改善了结构的振动特性。实践证明 ,有限元模态分析法为设计阶段降低结构振动和噪声提供了有效的途径     

基于ABAQUS的框架结构模态数值模拟

为了研究结构的模态分析问题,从而得到结构特定的固有频率、阻尼比和模态振型,建立了四层框架结构的有限元模型。通过对结构的模态分析得出结论:第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主,第三阶模态以竖向位移为主,为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。     

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ANSYS的框架结构模态数值模拟分析

为了研究结构的模态分析问题,从而得到结构特定的固有频率、阻尼比和模态振型。采用数值模拟方法建立了四层框架结构的有限元模型,通过对结构的模态分析得出了的第一阶模态和第二阶模态以水平方向为主,第三阶模态以竖向位移为主,为结构的抗震设防提供了有一定的参考价值和指导意义。     

面齿轮-行星传动串联系统固有特性研究

采用集中参数法建立了面齿轮-行星传动串联系统的平移-扭转耦合动力学模型,对该系统的固有频率进行求解.对系统的振动模式进行分析,计算了模态应变能和模态动能,研究了啮合刚度、支撑刚度、扭转刚度和构件质量对固有频率的影响.结果表明:系统的固有频率重根数有3种,即一重根、二重根、三重根.振动模式分别为:面齿轮扭转-轴向振动,中心构件扭转振动模式;面齿轮平移振动模式;中心构件平移振动模式;直齿轮振动模式.分析了各齿轮模态应变能和模态动能较大时所对应的模态阶次,构件此时的变形较大,振动较剧烈.研究刚度和质量对固有频率的影响,为通过优化系统参数避开传动系统共振区提供了理论依据.     

数控机床运行激励实验模态分析

针对影响加工效率和加工表面质量的数控机床结构动态特性问题,提出一种新的实验模态分析方法.该方法以数控机床自身运动产生的振动为激励源,通过控制运动部件以特定方式空运行,激励起结构的有效振动响应,并结合基于响应信号的模态参数识别方法获得结构的动态特性参数.针对参数识别中的伪模态问题,综合运用识别结果预处理方法和模态稳定性原理,有效去除了识别结果中的伪模态,最终得到影响机床加工的3阶低频模态频率和阻尼比.所得结果与传统实验模态分析结果有较好的一致性.该方法可用于大型重型难激励数控机床的结构动态特性研究.     

基于轴承动刚度的电主轴动态特性影响因素分析

目的研究不同条件下角接触轴承动刚度对电主轴动态特性的影响,为优化主轴动态特性提供理论支持.方法基于拟动力学研究方法求解角接触轴承动态性能,建立电主轴转子系统有限元模型分析不同轴承滚珠材料和预紧力对轴承动刚度及电主轴动态特性的影响.结果钢球轴承刚度小于陶瓷球轴承,且随着转速提高,钢球轴承刚度下降较快;装配陶瓷球轴承电主轴一阶固有频率较高,工作端位移较小;随着预紧力提高,角接触轴承刚度软化效应减弱,主轴固有频率增大,轴端位移减小.结论改用陶瓷滚珠或者适当提高预紧力都能有效改善轴承动力学特性,提高电主轴固有频率,使得主轴动态特性得到优化.     

试验模态技术在加工中心动态特性分析中的应用

为了对加工中心进行结构改进设计提供必要数据,用试验模态分析方法对加工中心的动态特性进行了分析研究,得出了加工中心在典型工况下的固有频率和模态参数,为找出该加工中心的相对薄弱环节,做出了必要准备,指出加工中心的结构设计要讲究各构件质量和刚度的合理分布,最后指出了该实验方法对加工中心特性分析的可行性。