薄板结构的模态分析

对薄板结构进行了试验模态分析。通过正弦稳态激励方法,得到了薄板的固有频率,振型和阻尼等主要模态参数,并用有限元方法对薄板的主要模态参数进行了计算,将两种情况进行了比较,得到了有意义的结果。     

结构裂纹故障的模态仿真诊断分析

应用有限元仿真法，通过对裂纹故障结构频率和模态的计算分析，得出了带伤结构系统的裂纹长度和裂纹位置对结构不同阶频率和模态的影响，总结了带伤结构动态特性的一般规律，得出可以通过结构频率及模态的变化的分析来对结构的损伤程度进行故障诊断分析的结论。     

微米光栅加速度计机械性能研究

介绍了一种微米光栅加速度计及其原理,分析了此加速度计采用的双端固支梁结构的机械性能.利用ANSYS建立其三维实体有限元模型,对在惯性载荷作用下的双端固支梁的机械灵敏度进行了模拟,并对双端固支梁结构进行了模态分析;讨论了各参数变化对灵敏度、固有频率等主要指标的影响程度,并优化了机械结构参数,达到了优化设计的目的.     

结构裂纹位置识别的模态分析

阐述了结构裂纹位置识别的模态应变能法,首先采用有限元方法分析了裂纹位置及深度对结构固有频率的影响,绘制了固有频率的改变量随裂纹位置的变化曲线,并且将该曲线与有限元分析获得的模态应变能分布曲线一及应变模态振型进行了对比分析,然后利用结构固有频率的改变对裂纹位置进行识别,讨论了不同的单元划分和不同模态阶数对裂纹位置识别的影响,对悬臂梁结构测试例子的分析表明,该方法能较好地识别具有单个裂纹结构的裂纹位置。     

基于MATLAB薄板振动响应分析

利用MATLAB软件对矩形薄板结构振动进行了有限元分析。研究了不同边界条件下薄板的自由振动及简谐激振力作用下四边固支薄板的稳态响应,阐述了编写程序的主要思路。结果表明,基于MATLAB软件编写的程序能够快速方便求得薄板在不同边界条件下的固有频率,结果能够较好的收敛并达到满意的精度;薄板的稳态位移响应和速度响变化趋势相同,当激振频率低于结构基频时结构的响应是一阶的,而大于时响应是多阶主振动的叠加。     

压电材料兰姆波方法在薄板损伤检测中的数值仿真

利用压电材料(PZT)对薄板结构中的裂纹进行损伤检测与定位,通过数值仿真说明了该方法的有效性.基于大型有限元软件ANSYS平台,利用其中的耦合场单元,建立了薄板与压电材料的耦合动力学模型.利用PZT的传感/作动功能在薄板中激发和接收Lamb波,对板中存在多种裂纹情况通过对Lamb波传播过程和检测的数值仿真进行了研究.通过时域分析法对裂纹存在下Lamb波传播进行分析,研究裂纹角度对PZT响应的影响,采用时间延迟法对裂纹进行损伤定位.     

沿板平面材料梯度变化的二维梯度薄板挠度分析

采用有限单元法,分析了由Ti-6Al-4V、Al 1100和ZrO_2组成的二维功能梯度材料(2D-FGM)薄板的小挠度问题,计算了在不同温度环境下,四边简支受均布荷载的2D-FGM薄板挠度值和四边固支受均布荷载的2D-FGM薄板挠度值,并对本方法进行了正确性检验,给出了2D-FGM薄板挠度分布图。进一步讨论了温度和孔隙率对2D-FGM薄板挠度的影响。结果表明,温度和孔隙率对受载2D-FGM薄板挠度变形影响较为明显,在环境温度不变的情况下,四边固支和四边简支的2D-FGM薄板挠度都随孔隙率的增大而逐渐变大,在孔隙率不变情况下,四边固支和四边简支的2D-FGM薄板挠度都随环境温度的不断升高而逐渐变大。     

基于曲率模态差的四边固支薄板的损伤检测

以四边固支板为研究对象,采用改变单元弹性模量的方法模拟结构损伤,分别应用基于振型、频率和模态曲率差的损伤识别方法识别结构损伤。结果表明：在薄板一个比较小的区域损伤的情况下,其振型与频率的改变量是很小的,很难判断损伤位置,而有损伤单元的模态曲率差的值却发生明显的变化,因此采用模态曲率差法对结构进行损伤识别可以准确判定损伤的位置。     

基于ANSYS的国产数控机床高速电主轴的仿真分析

为了研究国产数控机床高速电主轴的静、动态性能,通过ANSYS分析软件建立了电主轴的简化有限元模型,对电主轴的静、动态特性参数进行了数值仿真分析;并采用实验模态测试技术验证了有限元模型的有效性和准确性;在此基础上,分析了电主轴支撑跨距对电主轴动态性能的影响规律,确定了电主轴跨距的最优范围.结果表明,有限元仿真与实验模态测试结合,能有效分析电主轴的动态性能,并实现结构的优化.     

基于应变模态变化率的弯曲薄板结构损伤研究

以应变模态变化率作为识别参数,以弯曲薄板为研究对象,采用改变单元厚度的方法模拟结构损伤,应用有限元对结构进行模态分析和瞬态分析.模态分析获取板结构应变模态,以对称位置应变模态变化率的改变确定损伤,以改变值的差值大小判断损伤程度;瞬态分析以单元处应变模态变化率突变值,作为损伤定位和损伤程度判断.结果表明:应变模态改变率对于结构的损伤的敏感性强,易于定位.在此基础上给出了通过模态变化率直方图进行损伤识别定位的新方法,与应变模态的损伤识别方法比较表明验证该方法是有效的.     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

含轴向裂纹圆柱薄壳动态特性的有限元分析

轴向裂纹的存在而导致了圆柱薄壳在裂纹附近区域的局部振动,其动态特性发生了显著的变化。采用有限元方法研究了轴向裂纹尺寸对薄壳固有频率以及振型的影响规律,研究了局部振动具有自己的固有频率与独特的振型及其随裂纹长度变化的规律,解释了在相同的壳体原有振动中有可能出现裂纹长度增加而固有频率却反而上升的现象。将计算结果与实验结果进行了对比,二者吻合较好。     

四梁式扭矩传感器的设计与优化

为了解决复合振动攻丝研究中的扭矩和轴向力测量问题,设计了一种基于电阻应变的四梁式扭矩传感器。四梁为两端固支结构,均匀分布在半径为R的圆周上,可以测量扭矩和轴向力。为了提高传感器性能,对弹性元件进行了受力分析,以灵敏度为优化目标函数,建立了数学模型,采用Matlab优化工具箱,对传感器的结构进行优化。该传感器工作在振动条件下,为了使传感器的固有频率避开振动攻丝机的工作频率,防止产生共振现象,采用有限元分析软件Ansys对传感器的模态进行了分析,得出传感器的各阶振型及固有频率。     

Structural finite element model updating using incomplete ambient vibration modal data

This paper presents an effective approach for updating finite element dynamic model from incomplete modal data identified from ambient vibration measurements. The proposed method is based on the relationship between the perturbation of structural parameters such as stiffness and mass changes and the modal data measurements of the tested structure such as measured mode shape readings. Structural updating parameters including both stiffness and mass parameters are employed to represent the differences in structural parameters between the finite element model and the associated tested structure. These updating parameters are then evaluated by an iterative solution procedure, giving optimised solutions in the least squares sense without requiring an optimisation technique. In order to reduce the influence of modal measurement uncertainty, the truncated singular value decomposition regularization method incorporating the quasi-optimality criterion is employed to produce reliable solutions for the structural updating parameters. Finally, the numerical investigations of a space frame structure and the practical applications to the Canton Tower benchmark problem demonstrate that the proposed method can correctly update the given finite element model using the incomplete modal data identified from the recorded ambient vibration measurements.     

汽车后扭力梁结构的模态分析

为揭示某汽车后扭力梁在实际道路激励工况下容易出现振动疲劳的机制,需要对结构固有振动特性进行分析。为了得到后扭力梁结构更为准确的固有振动特性,对模态试验中的悬挂位置、激励位置和测点位置的布置方式进行重点分析,并结合结构的实际情况进行优化。采用优化后的最佳模态试验法识别后扭力梁结构在自由-自由工况下的模态参数,得到结构固有频率和振型特征。通过对比可知：后扭力梁结构前10阶自由模态频率吻合很好,误差控制在6%内。这表明采用优化后的模态试验方案能够更为准确地识别结构的模态频率,得到结构固有振动特性。     

拖拉机驾驶室的试验模态分析

现代试验模态分析技术,是近年来迅速发展起来的一种结构动态分析的先进技术,本文将此技术应用到拖拉机驾驶室的动态分析中,通过对驾驶室的伪随机信号的激励,测取驾驶室114个点的加速度信号,由HP-5423A模态分析仪识别出模态参数,并显示振型图,迅速地掌握其动态特性。然后针对驾驶室室内噪声偏高问题,进行了结构修改,达到了减振降噪目的。     

基于试验模态法的五轴水射流机床动态特性研究

基于试验模态分析理论,运用力锤激励法对五轴联动水射流机床整机进行单点激励(SISO)结构模态试验;结合响应信号,构建试验模态分析系统,获得了整机结构的低阶固有频率、阻尼比和相应的模态振型,并通过模态置信准则(MAC)进行验证;通过振动试验分析可知,机床第一、二、三阶振型为其主要振动,并找出其了振源,提出了相应的措施,以降低振动。     

四边固支下地下结构底板竖向地震作用下动力响应

研究四边固定支撑情况下的地下结构底板在竖向地震作用下的动力近似解析解,首先得到结构底板的运动微分方程,通过采用结构动力学与弹性力学理论基础,并且依照四边固定支撑情况计算底板特征频率和振型.在输入地震竖向分量的振动形式后运用分离变量法解出受迫振动方程的特解,计算得到底板的相对位移和绝对位移,通过位移继续求解底板的受力情况.根据底板受力情况,对地下结构进行抗震性能分析.     

复杂交通环境激励下西安城墙模态参数识别与分析

结构的模态参数识别一直是结构健康监测的基础和重点,其能评估结构状态、识别结构损伤,对结构的后续维护具有重要意义,对古建筑结构亦是如此.西安城墙属于中国第一批重点文物保护单位,其模态参数识别更是需要重视.在西安城墙瓮城处城墙布设速度与加速度动力特性监测系统,通过现场动力测试试验,获取复杂交通环境激励下城墙振动响应数据;通...