基于模态实验的螺栓结合部动刚度识别方法

采用LMS Test.Lab对螺栓结合部进行模态实验分析,获得了系统的六阶固有频率和振型,为有限元仿真中模态分析做参照。利用ANSYS Workbench对有限元模型中弹簧的参数进行设置并进行模态分析,计算出六阶振型和固有频率。对比仿真计算的结果和实验测得的结果,识别出螺栓结合部的动刚度。通过对比螺栓预紧力矩为55N·m时识别结果和实验测试的结果(误差在10%以内),证明了该方法的正确性。本识别方法精度高,识别过程简单,为机械结构中螺栓结合部动刚度的求解提供了一种思路。     

空调室外机机壳模态仿真与试验研究

针对某款空调室外机机壳振动噪声大的问题,采用模态分析的研究方法对空调室外机机壳进行结构优化设计。对空调室外机机壳整体进行了不同方案的模态分析,获得整机机壳的前十阶固有频率与振型,将其与锤击法试验所测整机机壳模态结果进行了对比,结果表明：采用顶板无螺栓侧不添加约束条件的模拟方法获得的整机机壳模态更符合试验测试结果,两者误差在3%以内。在此基础上,分别对机壳各结构件进行了模态分析,获得了每一结构件的前3阶固有频率与振型,并对底板、支架关键部件提出了优化方案。通过对室外机机壳减小底板的筋的面积以及增加筋的数量优化钣金件结构,可调整整体结构的固有频率,避开压缩机工作频率以及共振现象产生,有效地改善了振动噪声大的问题。     

纤维增强复合薄壳固有特性计算及验证

对悬臂纤维增强复合薄壳的固有特性进行了计算及实验验证。针对纤维增强复合薄壳的结构特点,对其进行了理论建模;通过Rayleigh-Ritz法获得了复合薄壳的固有频率和振型结果;以T300碳纤维/树脂基复合薄壳为例,通过实验测试获得了前8阶固有频率和模态振型。验证结果表明求解的纤维增强复合薄壳固有频率计算结果与实验结果的误差在2.2%~9.3%之间,且两种方法获得的振型结果也吻合,验证了所提出的计算方法的正确性。     

单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系,研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台,对薄壁圆筒构件进行了模态实测,获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型,并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明,模态振型一致,固有频率误差在5%以内,证明了提出方法的正确性和有效性。     

考虑预应力时风扇叶片模态特征分析

简要论述了模态分析的基本理论,建立了风扇叶片的有限元模型,通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了预应力下叶片的固有频率。利用不同转速下叶轮旋转对叶片激振频率的计算,同该状态下有限元计算所得的固有频率比较,分析了叶片的共振特性。     

混凝土泵车臂架系统振动分析与实验

应用解析法对52m长混凝土泵车的五节臂系统进行振动特性分析。采用拉格朗日第二类方程和假设模态法建立了臂架系统的柔性多体动力学方程,基于建立的柔性模型对臂架系统进行了模态分析,并应用MATLAB软件对模态进行了数值求解,得出了臂架系统的前10阶固有频率及振型,并分析了不同的臂架参数对臂架系统固有频率的影响,最后通过现场测试实验对理论固有频率进行了验证。研究结果为臂架结构的进一步优化及系统振动的控制提供了理论依据。     

基于Poly IIR方法的简支梁振动模态分析与研究

分析某振动试验台简支梁的振动模态,首先利用弹性体一维振动理论得到简支梁的振动数学模型。然后利用伯努利-欧拉梁理论计算得到了简支梁振动微分方程,对简支梁设定特定的边界约束条件计算得到各阶模态参数,利用Workbench有限元仿真分析得到简支梁前五阶固有频率与振型,最后用基于Poly IIR的实验模态算法进行了简支梁实验模态参数识别,得到了简支梁横向与扭转模态频率与振型,验证了仿真值与实验值的一致性,最大误差为3%左右,可以为后续梁、板等弹性体复杂结构EMA分析研究提供一定的参考。     

某对称平衡型往复压缩机机体振动模态研究

从数值模拟和试验两方面,研究了对称平衡往复压缩机机体振动模态。建立了压缩机机体模态分析有限元模型,针对机体螺栓连接处理,对比分析了采用绑定和接触两种方法处理时机体振动模态;通过预试验分析和模态试验,测得了机体振动前3阶固有频率及振型。试验结果表明:通过优化选取激励点和响应点,使用锤击法可准确获得压缩机机体振动模态及振型。试验与数值计算结果的对比表明,有限元分析压缩机机体振动模态时,螺栓连接按接触处理更准确。     

蜗线齿轮有限元模态分析

基于齿廓法线法在三维建模软件Pro/E中建立了不同阶数的蜗线齿轮的几何模型,并导入有限元分析软件ANSYS中,建立各蜗线齿轮的有限元模型。分别对其进行模态分析,并得到其前七阶固有频率和振型图,提取齿轮的各阶模态振型图进行分析并分析蜗线齿轮的基本振型,讨论不同齿轮阶数与模数下各模态固有频率的变化规律并分析原因。该模态分析为选择蜗线齿轮的设计参数提供了参考依据,为该齿轮传动系统的振动特性分析、振动故障诊断与预报以及齿轮的动力学特性分析提供理论支持。     

家用电风扇扇叶模态分析

简要介绍了模态分析的基本理论,建立了扇叶的有限元模型,利用ANSYS软件中的Workbench平台对该模型进行模态分析,得到了扇叶的固有频率和相应的模态振型,并分析了扇叶在各阶振型下的振动情况。通过对不同转速条件下电动机对扇叶的激励频率与扇叶的固有频率比较,分析了扇叶在5个挡位下的共振特性。     

Modal characteristics of symmetrically laminated composite plates flexibly restrained at different locations

A method for determining modal characteristics (natural frequencies and mode shapes) of symmetrically laminated composite plates restrained by elastic supports at different locations in the interior and on the edges of the plates is presented. The classical lamination theory together with an appropriate set of characteristic functions are used in the Rayleigh-Ritz method to formulate the eigenvalue problem for determining the modal characteristics of the flexibly supported laminated composite plates. Sweep-sine vibration testing of several laminated composite plates flexibly restrained at different locations on the plates is performed to measure their natural frequencies. The close agreement between the experimental and theoretical natural frequencies of the plates has verified the accuracy of the proposed method. The effects of elastic restraint locations on the modal characteristics of flexibly supported laminated composite plates with different lamination arrangements and aspect ratios are studied using the present method. The usefulness of the results obtained for predicting sound radiation behavior of flexibly supported laminated composite plates is discussed.     

基于模型的螺栓松动状态监测方法

基于现有的模型损伤识别技术,提出了一种两阶段的螺栓状态长期在线识别方法:第1阶段识别螺栓连接中是否存在扭矩降低,设定了基于模态应变能的新损伤指标,并讨论了螺栓松动中非线性的表现;第2阶段识别松动螺栓的残余扭矩,以试验测得的前3阶局部振型,通过灵敏度修正识别螺栓连接中BEAM单元的弹性模量,建立了螺栓残余扭矩与BEAM单元弹性模量之间的对应关系;最后,使用两块通过螺栓连接的矩形钢板验证了该方法的有效性。试验结果表明,该方法能够快速识别出扭矩的降低,并识别其残余扭矩值是否已低于安全范围。     

薄板组合结构动力学特性解析研究

研究薄板组合结构的动力学特性。基于薄板自由振动问题的动态基本解,运用边界元法建立薄板在横向和面内方向的边界控制方程式,为了提高解析建模的精度和效率,根据耦合的思想推导出薄板组合结构的动力学方程,采用频率扫描的方法,准确、快速地求解出薄板组合结构的频率,并得到其相应的振型。数值算例表明本建模方法的可行性和良好的解析计算精度。     

Spline finite strip analysis of the buckling and vibration of composite prismatic plate structures

A spline finite strip capability is described for predicting the buckling stresses and natural frequencies of vibration of prismatic plate structures which may be of composite laminated construction with arbitrary lay-ups. The plate structures may have general boundary conditions. The capability embraces analyses based on the use of first-order shear deformation plate theory and of classical plate theory, and utilizes substructuring procedures which include the use of superstrips. The theoretical development is not detailed since the present paper reports a very direct extension of a theoretical study developed for the analysis of single plates in an earlier paper in this Journal. A considerable range of buckling and vibration applications is documented and comparison of spline finite strip numerical values of buckling stresses and frequencies is made with results generated using the semi-analytical finite strip method and, in some cases, the finite element method. Buckled and vibrational mode shapes are presented for some applications.     

某柴油机机体模态测试及分析

以某V12柴油机为例，利用随机信号与振动分析系统CRAS V4．3的模态测试分析功能对该柴油机机体进行了模态测试，得到了机体结构的前5阶固有频率及相应振型，可看出机体各部分振动的特征，据此为发动机结构改进设计提供了试验依据。     

Vibration of symmetrically laminated cantilever trapezoidal composite plates

The paper presents a general numerical method for vibration analysis of symmetrically laminated cantilever thin trapezoidal composite plates. The Rayleigh-Ritz method, along with displacements assumed in the form of 2-D orthogonal polynomials, is used to solve the problems. These 2-D orthogonal polynomials are generated using a proposed recurrence formula. Several numerical examples are presented to demonstrate the accuracy, efficiency and versatility of the method. Natural frequencies and mode shapes for the trapezoidal plates are obtained for different numbers of layers, fibre orientations, and ratios. These results, to the author's knowledge, are first known in the open literature. Thus the present study may provide very useful information to the engineers who work in this area.     

Vibration of circular Mindlin plates with concentric elastic ring supports

This paper studies the vibration behaviour of circular Mindlin plates with multiple concentric elastic ring supports. Utilizing the domain decomposition technique, a circular plate is divided into several annular segments and one core circular segment at the locations of the elastic ring supports. The governing differential equations and the solutions of these equations are presented for the annular and circular segments based on the Mindlin-plate theory. A homogenous equation system that governs the vibration of circular Mindlin plates with elastic ring supports is derived by imposing the essential and natural boundary and segment interface conditions. The first-known exact vibration frequencies for circular Mindlin plates with multiple concentric elastic ring supports are obtained and the modal shapes of displacement fields and stress resultants for several selected cases are presented. The influence of the elastic ring support stiffness, locations, plate boundary conditions and plate thickness ratios on the vibration behaviour of circular plates is discussed.     

基于VMD和LSTM模型的航空液压管路卡箍故障诊断

航空发动机液压管路-卡箍系统中卡箍振动信号具有非线性和非平稳性的特点,难以从卡箍故障信号中准确识别出其故障类型。针对该问题,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)-长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络模型的智能故障诊断方法。首先,利用遗传算法对VMD的模态分量k值和惩罚因子α进行参数优化;然后,将优化后的VMD对卡箍故障振动信号进行分解处理;最后,将分解后的模态分量输入LSTM网络中进行特征学习,从而实现卡箍故障的识别。实验表明:该方法实现了对卡箍螺栓松动状态、根部断裂状态、衬垫磨损等3种典型故障的精准识别,故障总体识别准确率能够达到98.5%以上,有效地提高了航空液压管路卡箍故障识别的准确率。     

U型波纹管振动特性的有限元分析

采用三维壳单元shell93,利用ANSYS8 0的参数化设计语言 (APDL) ,建立了波纹管的参数化三维有限元模型。利用此模型对波纹管进行了模态分析 ,求出了其固有频率和振型 ,为波纹管的动态响应分析提供了可靠的基础 ,同时分析了波纹管在持续的周期载荷作用下的动态响应 ,求出了响应值 (位移 )—频率曲线 ,证明了模态分析结果的可靠性     

S型焊接金属波纹管振动特性的分析

采用UG4．0建立了S型波纹管的参数化三维有限元模型,将该模型导入ANSYS,利用该模型对S型波纹管进行模态分析,得到了基本振型,求出了其固有频率,同时模拟出波纹管在模态分析中产生的变形和振动应力,做出了应力、应变、频率关系曲线,为波纹管的动力学分析提供了数据依据和图样基础,且为模片结构的进一步优化完善及波纹管的寿命检测提供了数据和参考价值。