多频率设计的试验解析综合法

本文针对机械系统动态设计的需要,从动力修改原理出发,导出了一种多阶固有频率的动态修改方法。本方法只需给出试验模态分析结果就可以完成所需全部计算。     

ZK2450振动筛动态特性的分析

运用有限元法对ZK2450直线振动筛的动态特性进行了分析,计算了该振动筛的多阶固有频率、模态振型及其在额定载荷下的应力分布情况.结果表明,该振动筛的设计能满足强度要求,为振动筛的强度设计和改进提供了参考.     

利用有限元法进行塔机起重臂的动态分析

根据塔机起重臂的实际结构 ,建立双弹簧悬吊超静定简支梁的力学模型 ,进行动态分析 ,并以TC80型塔式起重机为例 ,利用有限元方法求解 ,引入梁单元和边界单元 ,得到塔机起重臂的多阶固有频率和主振型 ,其结果对于塔机的动态响应分析具有实际意义     

机械结构边界条件动态设计方法研究

仅通过边界条件的动态设计而不改变结构的内部参数,在一定条件下,使结构满足给定的多阶固有频率与振型的要求.通过边界参数的改变量,建立了边界条件改变前后2个系统之间的关系,并将上述关系由物理坐标转换至模态坐标,得到结构在新的边界条件下的特征方程.在此基础上,采用逐步二次规划法,对边界参数进行了优化求解.此外,研究了模态截尾对算法的影响以及补偿方法.本文方法具有精度高、物理概念清晰、实用性强等优点.     

结构振动的模糊可靠性分析

利用随机有限元理论建立结构振动的概率有限元计算公式系统,得出结构固有频率的均值及其方差;根据模糊集合理论的基本原理,在结构振动的可靠性分析中引入共振失效的模糊定义,指出共振准则具有模糊性.在此基础上,提出共振区模糊子集的隶属函数的确定原则,给出了具体的确定方法.根据模糊事件发生概率的定义,导出了结构振动的模糊可靠性的计算公式,考虑到结构具有多阶固有频率,在进行结构振动可靠性分析时,结构应为串联系统,从而解决了结构动态问题的模糊可靠性问题.通过结构振动模糊可靠度的计算实例,验证了该法的有效性和可行性,并指出常规可靠性计算由于不考虑共振区域的模糊性而使计算结果偏大.     

一种机载卫通天线的一体化设计方法

主要介绍了一种机载卫通天线的一体化设计技术,并采用有限元方法对天线结构进行了动力学分析。仿真结果表明一体化设计方法,提升了结构整体的固有频率与动态特性。研究内容对机载天线的设计具有一定的指导意义。     

含吸声材料的变边界声振耦合拓扑优化研究

根据水中结构的声振耦合理论,考虑了流体与结构耦合面随优化过程发生改变的情况,发展了一种含吸声材料的拓扑优化算法.由交界面相容性条件,采用阻尼边界层的模型描述吸声材料层,建立了声-结构相互作用的声振耦合模型.进一步结合双向渐进结构优化算法优化结构,以一阶或多阶固有频率最大化为目标函数,对水中结构进行优化.结果表明:采用耦合模型计算的固有频率和振型与数值软件的结果符合较好,计算结果可信;该算法收敛较快,数值稳定性较好;所提出的优化方法通过流体与结构材料适当地重新分布,在等体积约束条件下可大幅提高耦合固有频率;在体积缩减的条件下实现最大限度地避免固有频率的降低.     

螺栓连接纵向安装边机匣的有限元分析与优化

针对航空发动机螺栓连接纵向安装边机匣的结构特点,运用有限元优化设计方法,建立了螺栓连接纵向安装边机匣的有限元计算模型,利用有限元软件进行了应力分析与模态分析,获得了螺栓连接纵向安装边机匣的最大等效应力和前4阶固有频率以及相应的振型,并对纵向安装边的几何参数进行了应力灵敏度分析和动态特性灵敏度分析。在此基础之上,确定了纵向安装边主要设计参数的变化对结构最大等效应力和低阶固有频率的影响规律。通过修改设计参数对螺栓连接纵向安装边机匣结构进行优化,提高了结构强度和动态性能,为螺栓连接带纵向安装边机匣设计提供了依据。     

悬臂主轴的ANSYS模态分析

共振是机械结构使用不可回避但可以避免的问题。利用有限元软件ANSYS对设计的结构进行模态分析,将有效预估结构的振动特性,可以优化结构设计。论文以某装载设备的悬臂主轴为例,介绍了模态分析的原理、模态分析的方法,并给出了分析计算获得的悬臂主轴的固有频率和振型形式的结果。     

FRP夹层板固有频率分析

为了提高特种航空集装箱的运输效率,减轻劳动强度,进行集装箱箱板的改进研究,由原来的铝合金板改为FRP夹层板,并对其进行固有频率分析.借助波纹型夹心正交各向异性夹层板的控制方程组化为仅包含一个位移函数的方法,得到Z字型加强筋夹层板在四边简支条件下自由振动的固有频率.并结合实际运用有限元方法对复合材料集装箱底板进行模态分析,得到集装箱底板在其实际边界条件下的固有频率及其固有模态,提供了集装箱夹层板的设计依据.从分析结果可以看出,复合材料夹层结构的固有频率相对原均质结构固有频率有所提高,在集装箱运输及作业过程中发生共振的可能性相对降低,因此夹层结构与原结构相比具有更好的动态性能.     

基于有限元分析的机床床身结构优化设计

以某型数控机床床身为研究对象,在对其结构进行静动态分析的基础上,提出了结构的初步改进方案,应用动态特性灵敏度分析原理对壁板、筋板的厚度等设计参数进行动态灵敏度分析,得出了各个设计参数对床身结构动态特性的影响程度,在此基础上以床身结构的静力变形、一阶固有频率和质量为优化目标,提出了该床身的最终结构设计方案。     

轧机机架的动态特性仿真与结构优化

应用有限元分析方法,对某铝带二辊轧机机架装配系统进行了动态特性仿真,得出了固有频率和振型的变化规律.针对轧机机架的薄弱环节,通过参数化方法进行灵敏度分析和结构优化设计,使系统的动态特性得到提高,该结论为高性能轧机的设计优化,提供了一定的参考.     

数字化独立单元驱动精梳机机架系统结构的优化设计

基于数字化独立单元驱动精梳机机架的低阶固有频率及结构质量对其设计参数灵敏度分析的结果,选取其中较高灵敏度设计参数为优化设计变量,以机架结构质量最轻为目标,同时考虑满足前几阶低阶固有频率避开周期激励基频与倍频的性能要求,建立机架的ANSYS APDL参数化有限元模型,对机架系统结构进行优化设计,得以在轻量化下使机架系统具有较高的动态承载能力.该优化设计方法可有效减少机架系统有限元模型优化设计的规模,提高优化分析计算的效率,进而对推进较大型复杂结构有限元模型的动态性能优化设计具有借鉴作用.     

基于整机的龙门起重机动态特性分析

以整机为研究对象对集装箱龙门起重机的动态特性进行研究,建立基于ANSYS软件的龙门起重机动态特性分析模型,得到整机系统各阶模态下的固有频率和固有振型.当整机系统受到的激振力频率与系统某一固有频率接近时,有可能引起结构共振,造成系统结构的疲劳破坏或刚度不足.设计人员可以在设计过程中合理确定结构参数,改变整机振动出现的频率范围.     

质心测量平台结构刚度的计算

在ANSYS软件中，利用间接法对质量质心测量系统平台进行建模，并在满负荷条件下对平台进行模态与动态分析，得出平台的结构刚度及固有频率。通过对平台质心测量误差的计算和分析，认为平台的结构刚度及固有频率符合设计要求。     

低频大宽带声学超结构的多阶共振高效吸声机理

针对传统吸声材料效率低、频带窄的不足,设计了一种多阶共振超表面。多阶共振超表面通过在共振腔内部插入一个或多个带有小孔的分隔板来构造,使其保持原吸声峰和结构尺寸不变情况下,在较宽频带内获得多个近乎完美的吸声峰,明显增加了吸声频带宽度。通过吸声系数和相对声阻抗率对迷宫二阶共振超表面的高效吸声特性进行分析,并研究了孔径变化对二阶共振超表面吸声特性的影响规律;采用声电类比法推导出多阶共振超表面的等效声阻抗,并将二阶共振超表面等效成二自由度质量弹簧系统,通过系统固有频率和固有振型分量对多阶共振吸声机理进行深入分析。考虑到亥姆霍兹共振腔内空气的热黏性,在对多阶共振超表面的理论计算进行推导时,引入了等效密度和可压缩性的理论。通过对多单元耦合参数的精确平衡,设计了9个单元组成的低频宽带亚波长超表面吸收器,该超表面厚度为8cm,在310～1 560Hz的频带范围内具有连续优异的吸声特性,平均吸声系数高达90%以上。这项研究可为实现低频大宽带吸收提供一个新的思路,并在工程降噪中有潜在的应用前景。     

采煤机截割部扭矩轴的动态可靠性分析

考虑结构和材料等随机参数对零件动态可靠性的影响,避免轴系产生共振,利用Workbench软件建立扭矩轴参数化有限元模型.用模态分析法求解前六阶固有频率和临界转速,并与传递矩阵法比较,证明了结构和转速设计的合理性.结合谐响应分析,说明共振失效应考虑一阶固有频率.通过响应面设计和拉丁超立方抽样法完成对扭矩轴结构、材料参数的抽样,运用BP神经网络拟合一阶固有频率的功能函数,并求解随机参数的可靠性灵敏度.采用一次二阶矩法(FOSM)计算轴在特定转速下的可靠度,并用Monte-Carlo模拟法(MCS)进行了验证,说明转速设计较为可靠.通过灵敏度分析,明确了对扭矩轴动态可靠性影响最大的因素,为轴的稳健优化设计奠定基础.     

基于多目标拓扑优化的拖缆机机架结构优化

针对现有船用大型拖缆机结构优化问题,采用多目标拓扑优化方法对大型拖缆机机架进行概念设计。拖缆机机架的优化目标主要有重量、刚度、固有频率3个方面,分别求得各个目标的最优解和最差解,并且利用折衷规划法求出目标函数,实现了复杂工况下的拖缆机机架结构的多目标拓扑优化。经过优化后的拖缆机机架在质量、刚度和固有频率各方面都得到了一定程度的改善。优化结果表明了基于动态和静态的多工况多目标拓扑优化方法在海工装备设计过程中的实用性,为海工装备的结构优化设计提供了理论参考。     

λ/4多阶阻抗变换器特性阻抗的研究

通过对λ/4多阶阻抗变换器特性阻抗的研究,推导出在多阶阻抗变换器设计时馈线特性阻抗Zo、负载阻抗RL与匹配节传输线特性阻抗Zi之间应满足的关系,并通过设计实验验证了所描述的关系.该关系式可用于检验理想λ/4多阶阻抗变换器设计的正确性及设计方法的精度.     

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。