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。     

基于ADAMS的纵轴式掘进机模态分析

为了分析纵轴式掘进机的振动特性,利用ProE/ADAMS联合仿真方法建立了纵轴式掘进机整机多刚体动力学模型,采用ADAMS/vibration振动模块对掘进机整机进行模态分析,在PostProcessing中绘制各阶模态坐标图、二维和三维频响图,得到了前19阶整机动态响应特性和模态振型。分析表明,各阶模态下机器不会发生共振,但第6阶模态对模型振动影响较大,主要是机身带动回转台及履带机构振动;在0.8 Hz左右悬臂和伸缩油缸振动较明显,截割头、悬臂及伸缩油缸的振动在超过4.0 Hz后趋于稳定。在5.0 Hz左右,机身、回转油缸、履带振动明显。超过5.0 Hz以后,升降油缸以及履带机构的振动变得明显。所得结果为改进纵轴式掘进机设计、改善机器工作性能提供了依据。     

振动试验环境下微光瞄准镜模态参数识别

本文研究了微光瞄准镜在振动试验环境下的材料选择、结构优化设计和模态参数识别等问题。在最优控制理论的基础上,采用振动模态分析理论和曲线拟合方法,对不同模态和试验频率范围的系统频响函数试验数据进行了理论数值计算和曲线拟合,从而得到反映实际系统特性的模态阶次、阻尼特性和振型系数。试验结果表明,该试验系统第5、6和7阶模态工作频率接近系统的固有频率89.16Hz范围,模态工作环境对试件结构影响较大。所以在微光瞄准镜镜身材料的选择时,建议采用钛合金代替殷钢,因为它和主物镜的机械性能接近,在壳体设计时改变现有微光瞄准镜壳体结构,避开产生这样的频率范围。     

频率涨落线性谐振子在简谐激励下的随机共振

研究了线性谐振子在固有频率存在白噪声的情况下受到简谐激励后的系统输出响应.计算出一阶矩的解析表达式后发现:输出响应是简谐振动,振动频率是激励力的频率,振幅随简谐激励力频率和固有频率的变化均出现随机共振.     

齿轮传动激励下采煤机摇臂振动特性

为研究采煤机摇臂齿轮系统啮频耦合规律及齿轮传动激励下摇臂壳体振动特性,进行摇臂振动特性实验.根据齿轮参数,计算啮合频率,得到齿轮传动激励频率成分.通过有限元模型及实验模态分析,得到摇臂固有特性.通过振动特性实验,测量摇臂振动加速度,进行时域及频域分析,得到传动系统啮频耦合规律.结果表明:传动系统启动冲击约为重载截割冲击的2倍;平稳运行时行星级振动峰值最大;摇臂形成了以第3、第5阶振型为主的弹性振动;行星级与惰轮级结合处频率耦合作用最强,主要形式为各特征频率倍频组合频率.频率耦合是造成摇臂共振的主要原因.     

混凝土泵车结构模态分析与试验

针对混凝土泵车臂架系统振动过大的问题,使用ADAMS软件建立了泵车臂架系统的动力学仿真分析模型。通过模态分析,得到了该泵车的固有频率和振型,其一阶固有频率为0.3765Hz,实测一阶固有频率为0.370～0.375Hz,证实了仿真计算的可靠性。实测系统激扰频率为0.296～0.375Hz,与一阶固有频率比较一致,从而找出了该泵车臂架部分振动较大的原因,为该泵车结构改进提供了依据。     

数控机床进给系统模态参数的自激振辨识方法

为实现数控机床模态参数的现场辨识,提出了数控机床进给系统模态参数的快速自激辨识方法。利用G代码小线段编程方法,实现了数控机床进给系统振动的激励,并通过内置传感器信号(光栅、编码器、电流)采集了进给系统的振动信息。采用ARMA模型的响应信号模态参数辨识方法分析内置传感器信息,得到了进给系统轴向和扭转振动的模态参数。试验表明,所提出的模态参数辨识方法可使激振过程更为方便,采用的内置传感器信号减少了对传感器布置的限制,从而提高了现场试验模态的效率,可以比较准确地辨识出进给系统的一阶固有频率。     

惯性导航平台角振动抑制技术

为了抑制惯性导航平台的角振动,基于隔振理论,建立了具有弹性支承的六自由度刚体在基座位移激励下的振动微分方程.分析了振动方程解耦的参数条件;依据惯导平台减振系统线振动固有频率尽可能低、角振动固有频率尽可能高的设计原则,利用抗扭软轴来增加系统的角刚度,并采用有限元模型进行了数值仿真.模态分析结果表明,设置抗扭软轴后,角振动模态频率提高至无抗扭软轴时的2.3倍左右,且对线振动模态频率不产生影响.频率响应分析结果表明,抗扭软轴能够提高平台角振动固有频率,表征角振动的位移频率响应共振频率由27 Hz提升至64Hz左右,并且角刚度的增大使角偏移降低了一个数量级.由此表明,采用抗扭软轴来增大惯导平台减振系统角刚度、抑制角振动是有效可行的.     

冠状动脉植入支架的动态特征分析

采用有限元分析方法,研究了镁合金冠状动脉支架在植入过程中由膨胀产生的弹塑性大变形行为,得到了支架内等效应力随膨胀加载位移的变化规律. 考虑了支架回弹后残余变形、残余应力以及血管约束对其动态特征的影响,计算了支架前5阶的固有频率、相应的振动模态以及在简谐激励下的位移响应. 分析结果指出,植入支架经过膨胀和回弹变形后,前5阶固有频率均会显著降低,并且残余应力对支架固有频率和振动模态影响较小. 考虑血管约束时,支架的前4阶固有频率有所改变,但是不影响振动模态特征. 并且指出支架较之扭转和呼吸变形更易产生弯曲变形. 这些结果可为支架强度和刚度的优化设计提供参考.      

龙门加工中心横梁材料特性参数确定的方法研究

横梁是龙门加工中心的重要支撑部件,其动态性能对整机的振动特性有着重要影响.以某公司G-V2330R2型龙门加工中心横梁为例,采用Impaq~(TM) Elite模态测试系统进行锤击法自由模态测试,使用ME、Scope软件对采集的数据进行分析处理,得到了横梁前六阶模态的振型和固有频率,根据模态置信准则对得到的模态结果进行验证.由于横梁的材料特性参数未知,无法建立准确的有限元模型,而利用试验和数值模拟相结合的手段,采用多目标自适应混沌粒子群优化算法,以横梁固有频率仿真值相对试验值的误差率最小为目标函数,最终获得了可靠的材料特性参数,为龙门加工中心整机的振动特性分析和结构动力特性的优化提供了依据.     

简支矩形薄板横向激励非线性振动特性的实验研究

对四边简支且受横向集中简谐载荷作用矩形薄板的非线性振动响应进行实验研究.利用捶击实验测得薄板的固有频率,在固有频率区域内对矩形薄板进行振动实验,对采集到的振动信号进行了相图和频谱分析,结果发现在矩形薄板的共振频率附近,在一定的激励幅值作用下,系统会产生倍周期分岔和混沌运动等复杂非线性现象.     

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.     

基于有限元方法主轴箱振动的网格敏感性分析

为研究主轴箱的振动特性,采用基于有限元方法的COSMOS软件对绕线机的主轴箱进行模态分析,模拟了主轴箱前10阶固有频率和对应的振动模态。分析了网格精度对振动模态分析结果的影响,最粗网格的体积约为最细网格的43倍。网格精度对前5阶共振频率的影响较小,对后5阶共振频率的影响较为明显,最大误差达5．7％;在对精度要求不高的情况下,采用系统默认的网格精度可满足模态分析要求,基准误差中的最大误差不超过2．6％。     

称重传感器蠕变误差检测装置机架动态特性研究

针对机架在传感器误差标定过程中存在的稳定性问题,采用有限元分析技术对机架预应力模态及谐响应动态特性进行了研究。采用CTAIA软件对机架进行三维建模,选用四边形网格结构,对三维模型进行了网格划分及局部加密处理。基于模态、谐响应分析理论,求解得到机架的固有频率和振型,结果表明:第3阶、第5阶和第6阶模态振动对机架与气缸连接部分影响最大。     

黏弹性地基梁振动的微分求积法分析（英文）

探讨了黏弹性地基上有限长Euler-Bernoulli梁的横向振动.主要研究梁的固有频率和简谐均布荷载作用下的动力响应.将微分求积方法(DQ)直接应用于自由与受迫振动控制方程中.在简支边界条件下,得到横向自由振动的固有频率,并与复模态分析方法的结果进行比较.数值结果表明DQ与复模态分析方法得到的前七阶频率值高度吻合,但随着阶数的增长,两种方法数值间的微小差异值增大.数值结果还表明,在均布简谐荷载作用下,经过短暂的瞬态响应后,梁的振动频率与外部荷载振动频率一致.     

黏弹性地基梁振动的微分求积法分析

探讨了黏弹性地基上有限长Euler-Bernoulli梁的横向振动.主要研究梁的固有频率和简谐均布荷载作用下的动力响应.将微分求积方法(DQ)直接应用于自由与受迫振动控制方程中.在简支边界条件下,得到横向自由振动的固有频率,并与复模态分析方法的结果进行比较.数值结果表明DQ与复模态分析方法得到的前七阶频率值高度吻合,但随着阶数的增长,两种方法数值间的微小差异值增大.数值结果还表明, 在均布简谐荷载作用下,经过短暂的瞬态响应后,梁的振动频率与外部荷载振动频率一致.     

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。     

纵横轴式掘进机截割头载荷的模拟分析

为了深入了解掘进机截割特性,以截割头载荷为研究对象,采用模拟分析的方法,通过对纵、横轴式掘进机截割头受力分析,建立了这两种掘进机截割头载荷的数学模型,利用Matlab仿真软件编程,模拟得出了截割头的载荷谱,并对其进行了比较分析,得到了两种掘进机截割头载荷变化特性,为纵、横轴式掘进机性能比较以及合理选型提供了理论依据.分析结果表明,掘进机工作方式、截割头的型式以及截齿排列方式是影响掘进机的载荷大小及其变化的主要因素.     

梁-多自由度耦合系统的振动响应分析

采用递归方程方法，对梁-多自由度耦合系统的振动响应进行了分析，得到了该耦合系统在简谐激励作用下振动响应的解析表达式，在此基础上，仍应用递归方程方法对该耦合结构的固有特性进行分析，给出了固有频率及模态振型的公式．根据所推导出的解析表达式，对无阻尼耦合系统给出了相应的数值算例，并同采用分段求解方法得到的数值结果进行了比较，二者之间良好的一致性验证了所提出方法的正确性，而且对其他类似的耦合结构也可以采用该方法进行分析．     

环境激励下湘潭莲城大桥模态参数识别研究

对环境激励下结构模态参数识别进行了理论分析和试验研究.基于随机振动理论阐述了峰值拾取法的基本原理和方法,并提出了虚拟响应的概念.从湘潭莲城大桥在环境激励下的加速度测试信号中提取高信噪比的虚拟响应信号,根据峰值拾取法对虚拟响应信号进行频域分析,识别了该桥主跨结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数.试验模态参数与理论模态参数基本吻合,验证了识别结果的可靠性.模态置信矩阵表明,结构的线性响应特性明显,竖向振动具有良好的正交特性.