混砂车搅拌叶轮流固耦合模态分析研究

为了研究流体作用力、离心力及重力等载荷对混砂车搅拌叶轮模态的影响,建立了混砂车搅拌系统的三维模型,分别对叶轮的静态模态和预应力模态进行了分析。结果表明:各载荷对混砂车叶轮模态固有频率影响不大,叶轮在两种工况下固有频率变化较小,最大变化率仅为0.61%;在流固耦合作用下叶轮振型的第2阶及第3阶振型最大值有所减小,其他各阶振型最大值无显著增大。     

考虑安装面特性参数的悬臂梁固有频率分析

为研究悬臂梁安装的接触刚度和摩擦系数对其固有频率的影响,首先采用ANSYSY-workbench软件对悬臂梁建立有限元模型并进行模态分析,导出横向弯曲振动的固有频率和模态振型。同时根据欧拉—伯努利梁理论求解悬臂梁横向弯曲振动方程,得到悬臂梁横向弯曲振动的固有频率及模态振型的数值解,对比有限元分析与理论推导的前6阶模态分析结果,两者的模态振型一致,对应的固有频率相对偏差率最大值为4.15%。对比分析结果说明,运用ANSYSY-workbench软件进一步分析悬臂梁安装的接触刚度和摩擦系数对固有频率的影响是可行的。建立有安装接触面的悬臂梁有限元模型,针对讨论的悬臂梁横向弯曲振动情况,在悬臂梁上下两个接触面设置考虑摩擦因素的两个接触对,分别分析接触面的法向接触刚度和摩擦系数对悬臂梁固有频率的影响,并同时对接触刚度进行了实验研究。仿真与实验结果表明,有安装接触面的悬臂梁固有频率随着法向接触刚度与摩擦系数的增大而增大,且有安装接触面的悬臂梁固有频率小于约束端完全固定的悬臂梁固有频率。     

用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量

为了获得拱坝动力模型试验所用石膏的动弹性模量,首先通过数值方法(有限单元法)计算得到石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率,再通过激光扫描测振仪对试件进行试验模态分析,测得石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率.将由数值方法和试验模态分析分别得到的第一阶固有频率,通过反演方法得到石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量.试验结果表明:石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量与静弹性模量相比,提高了约25.8％.     

某型号汽车波纹管结构参数优化研究

为提高某型号汽车波纹管的服役性能,文章对波纹管的结构参数进行优化。建立波纹管的模态分析和静力学分析有限元模型,基于单因素法研究壁厚、波高、波谷曲率半径、内径对波纹管一阶固有频率及最大应力值的影响规律;基于正交试验设计原理并结合极差分析和方差分析,以一阶固有频率及最大应力值为目标函数,确定各因素对试验指标影响的主次顺序;通过综合平衡法获得最优的结构参数组合,并对优化结果进行验证。研究结果表明：一阶固有频率及最大应力值均随壁厚的增大而增大,随波高、内径的增大而减小,随波谷曲率半径的增大呈先减小后增大的趋势;极差分析和方差分析得出各因素对2个指标的影响主次顺序均为壁厚、波高、内径、波谷曲率半径;最优结构参数组合为壁厚0.25 mm、波高11.6 mm、波谷曲率半径1.30 mm、内径121.0 mm;优化后的波纹管固有频率提高,服役状态下的应力水平降低。     

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。     

含多裂纹悬臂梁的振动分析

基于Bernoulli-Euler梁振动理论,以等效扭转弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,推导了双裂纹悬臂梁的解析特性方程,提出了识别裂纹参数的"特征方程曲线交点法".通过数值模拟计算,讨论了裂纹位置与裂纹深度对梁的固有频率的影响.应用有限元软件ANSYS对双裂纹悬臂梁进行模态分析,将得到前3阶固有频率作为实测参数,代入双裂纹悬臂梁的特征方程,通过绘制特征方程曲线图,通过交点确定第2条裂纹参数,最后利用数值算例验证了该方法的有效性.     

硅微机械悬臂梁谐振器的电热激励及光纤拾振技术的研究

用理论分析方法研究了硅微悬臂梁的电热激振机理，得到了微机械悬臂梁电热激励下的温度场分布，并推导出了镀膜双层硅微悬臂梁的电热激励热力矩。利用硅微机械加工工艺制作了双层结构硅微悬臂梁谐振器，通过在硅微悬臂梁上制作的热激励电阻，用电热方法对硅微谐振器实现了激振。设计了光纤传感检测系统用于硅微谐振器微弱谐振信号的拾取，并成功检测到了硅微谐振器的前3阶谐振信号。     

纤维含量对麻纤维复合材料力学 和振动阻尼性能的影响

振动阻尼和力学性能是节能环保麻纤维增强复合材料推广应用于高铁、汽车等运载工具车身时需要考虑的重要和关键技术指标.为此,本文对洋麻纤维增强聚丙烯复合材料进行了拉伸力学性能试验和悬臂梁模态试验,得到了复合材料的拉伸性能和振动阻尼特性参数(固有频率和阻尼比),并探讨了纤维含量对复合材料力学性能和悬臂梁固有频率以及阻尼比的影响.结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的断裂伸长率逐渐降低,弹性模量和拉伸强度均呈增加趋势.同时,复合材料的悬臂梁固有频率随着纤维含量的增加而增加.然而,复合材料悬臂梁的阻尼比呈现先增加后降低的趋势,当纤维质量分数为10%时,阻尼比达到最大值为0.093,与纯聚丙烯相比,提高了20.8%.复合材料悬臂梁二阶阻尼比均高于一阶阻尼比,表明振动幅值影响麻纤维增强树脂基复合材料的阻尼性能.     

织物芯增强轻型输送带的固有特性分析

以织物芯增强轻型输送带为研究对象,利用ansys软件对其进行固有特性分析,得到托辊间距、预紧力、载重物体质量密度对输送带固有频率影响的规律。研究表明:1织物芯增强轻型输送带的模态与其他输送带的模态基本相同;2托辊间距较小时,较小的预紧力对输送带前四阶固有频率的影响比较大;3预紧力较大时,较大的托辊间距对输送带前四阶固有频率的影响比较大;4物料质量密度不大时,物料质量密度对输送带前四阶固有频率的影响比较大。研究结果可为该类输送带的应用提供有价值的参考。     

竖直方向弹性约束悬臂梁的固有频率分析

针对固定端部竖直方向为弹性约束的悬臂梁结构进行了模态分析.用欧拉-伯努利梁模型,推导出前3阶固有频率方程和振型函数.针对不同刚度,采用数值方法求解固有频率方程,得到固有频率随约束刚度变化的关系曲线.运用最小二乘法对该曲线进行函数拟合.以不同尺度梁为例,通过有限元方法对该拟合函数的正确性进行了验证,其误差小于2%.应用该函数,通过固有频率对端部刚度进行识别,其误差小于6%.     

液压挖掘机工作装置的动力特性修改研究

为提高液压挖掘机工作装置动态性能的优化效率，在对该结构进行试验模态研究的基础上，用双模态空间动力修改方法进行了动力特性修改研究，研究结果表明：质量修改对该结构的1阶、2阶固有频率和阻尼比有显著影响，对其他阶结构动态特性的影响很小；刚度修改对该结构1阶至5阶的固有频率和阻尼比均有明显影响，高阶的固有频率和阻尼比对刚度的变化敏感。所得到的结论揭示了模态参数调整对液压挖掘机工作装置动力特性的影响规律，为提高机械产品的总体质量奠定了基础。     

自由端集中质量对悬臂梁振动特性的影响分析

悬臂梁由于结构简单而广泛应用在各类工程结构中.然而,悬臂结构在应用中难免会受到集中质量的影响.由于悬臂梁自由端处的力臂最长,因此,其受集中质量的影响也最为显著.本文详细研究了自由端集中质量对悬臂梁的固有频率、应力分布和幅频响应等相关振动特性的影响.结果表明,自由端集中质量的会降低各阶固有频率,且低阶固有频率所受影响更为明显.此外,自由端的集中质量会使梁整体弯曲应力的分布更为均匀.在幅频响应上,大集中质量对低阶模态影响较大,而小集中质量则对高阶模态有着较大影响.     

一种确定自回归滑动平均模型最小阶次的新方法

针对经典Akaike信息准则(AIC)在模型定阶时缺少阶次范围下界而引起的模态遗漏问题,根据稳态图和AIC准则,提出了一种自回归滑动平均模型在模态参数辨识中的定阶方法.该方法先利用稳态图能够鉴别真假模态的特点,进行各阶模态频率的估计和均值的求取,进而根据模态稳定性判定准则计算出阶次范围下界,最后利用AIC准则确定最优的模型阶次.仿真结果表明,与经典AIC准则相比,所提出的方法定阶后进行模态参数的辨识,不仅识别出了经典AIC准则遗漏的第3阶模态参数(误差为0.18%),而且使第1、2阶模态参数的精度分别提高了2.31%和6.31%.对悬臂梁的模态实验结果表明:该方法不仅辨识出了经典AIC准则遗漏的第1阶模态参数,使其误差仅为0.62%,而且也大大提高了其他各阶模态参数的精度.     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型;并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率。采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究。选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明:第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近;第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应。说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

横向互联空气悬架互联管路模态分析

为研究横向互联空气悬架系统中互联管路部件的共振问题,在Solid Works中建立三维模型,并采用ANSYS Workbench对互联管路部件进行模态分析,计算了互联管路部件在气体预应力作用下和流固耦合作用下的固有频率及振型,并分析了电磁阀安装位置及管夹布置位置对互联管路系统模态分析结果的影响。结果表明:考虑流固耦合作用力下的横向互联管路部件的各阶固有频率均高于考虑气体预应力作用下的各阶固有频率,其中一阶固有频率提高率达到156.43%;改变电磁阀安装位置互联管路部件的各阶固有频率变化率为0.93%~30.88%,在适当位置安装管夹固定互联管路系统其一阶固有频率可提高30%以上。研究结果为后续互联管路部件在试验与实车中的应用奠定基础。     

一种双桥臂微悬臂梁谐振频率的影响因素研究

为了获得双桥臂硅微悬臂梁的谐振频率随其质量块尺寸的变化规律,首先推导出了双桥臂硅微悬臂梁谐振频率的解析式,并对9组不同尺寸的双桥臂单晶硅微悬梁的谐振频率随附加质量块长度的变化规律进行了分析.结果表明,随着附加质量块长度的增加,悬臂梁的固有频率会逐渐地减小,并且随着质量块长度所占微悬臂梁总长度比例的增大,附加质量所引起的微悬臂梁谐振频率的变化量在总谐振频率中所占的比重呈逐步减小的趋势.     

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。     

微谐振器纵向振动热弹性耦合分析

对微谐振器在纵向振动时的热弹性耦合进行分析,以悬臂梁为基础,在环境温度为300 K时,对热弹性本构方程进行数值求解,对在纵向振动过程中产生的温度、受热弹性耦合的影响产生的频率漂移、热弹性阻尼进行分析.分析结果发现,在纵向振动过程中,悬臂梁在前3阶振动模态下,温度变化量随着振动模态的升高而增大,在3阶振动模态时,温度变化量约为1.5 K;受热弹性耦合影响,频率漂移比首先随着梁长的增加而迅速增加,然后稳定在1.67×10-4附近;热弹性阻尼最大值约为1.0×10-4.然后,使用COMSOL Multiphysics软件对悬臂梁进行热弹性耦合仿真,并对数值结果进行验证.结果表明,仿真结果与理论计算结果相吻合.      

NiTi-Al金属基复合材料梁固有频率调节特性理论与实验研究

根据Timoshenko梁理论考虑NiTi回复应力作用,建立了NiTi-Al金属基复合材料梁(简称复合梁)的自由振动微分方程,研究了复合梁的固有频率调节特性.对于悬臂梁,NiTi回复应力使复合梁呈压应力状态,造成固有频率降低,在梁长度80mm、NiTi体积分数8%、预应变3%时,温度由20℃升至80℃,固有频率的减小量可达52.1%.对于固支梁,其内部应力状态取决于NiTi回复应力和热膨胀共同作用,使固支梁固有频率增加的最小NiTi体积分数约为20%.最后,利用超声波焊接技术制造了复合梁,通过热模态实验测试了NiTi-Al悬臂梁固有频率随温度变化规律.结果表明,埋入NiTi能有效调节复合梁固有频率,且实验结果与理论计算结果规律一致.