基于PolyMAX方法的悬臂梁振动模态分析

为分析某悬臂梁的振动模态,根据锤击法模态测试流程,利用Poly MAX方法对悬臂梁的传递函数进行模态参数估计和识别。利用有限元软件和欧拉梁理论仿真并计算该悬臂梁前五阶固有频率和振型。结果表明:对悬臂梁的实验分析结果和理论值、仿真值吻合良好,说明锤击法的模态实验可靠,为以后分析相似结构的模态提供参考。     

旋转径向矩形截面悬臂梁的建模与耦合振动分析

该研究提出了一种建立旋转径向悬臂梁动力学模型的分析方法。基于这种方法,建立了考虑弯曲变形,轴向变形和扭转变形之间耦合效应的矩形截面旋转悬臂梁的动力学模型。该动力学模型可以考虑由于旋转所引起的科里奥利效应,旋转软化效应,应力刚化效应,同时可以考虑梁的剪切变形、转动惯量以及截面翘曲。采用瑞利-里兹法对动力学方程进行了求解,计算得到了不同参数下旋转径向悬臂梁的固有频率及模态振型,将计算得到的固有频率与三维有限元方法和文献中的方法所获得的固有频率进行了对比。结果表明,采用该分析模型计算所得到的结果与三维有限元方法所获得的结果吻合较好,并且比文献中方法所得到结果具有更高的准确性。此外,还详细研究了旋转径向悬臂梁不同模态振型中模态组分的耦合形式,提出了一种改进的表格型模态振型的表示方法,并且深入研究了转速以及安装角对于模态组分的影响规律。     

离心式风机蜗壳的振动与声辐射控制

迄今在处理风机的振动和噪声问题中,多数是针对风机内部的流场特性。而蜗壳的振动和噪声的辐射也是一个不容忽视的课题。为此,首先对蜗壳本身进行振动模态的分析,运用软件仿真和实验方法分别获得风机蜗壳的前六阶模态,根据风机蜗壳模态分析得到的各阶模态的振型图得出蜗壳振动强烈的部位。在这些位置处黏贴丁基阻尼材料对风机蜗壳的振动进行控制。通过软件仿真和实验方法分别对控制前和控制后的风机蜗壳进行声辐射的测量并进行分析对比。结果表明风机蜗壳的辐射噪声量已有了明显的降低。     

基于模态理论的叶片动频率计算方法

旋转状态下叶片动频率分布情况是叶片设计以及机组故障诊断必须考虑的重要因素。提出了一种基于模态分析理论,利用实测静态叶片模态参数重构旋转叶片动力方程,从而获得叶片在不同转速下的动频率。该方法可以考虑叶片径高比、叶片安装角、仰角的影响,可以考虑叶片切向和法向振动之间以及多模态之间的耦合,计算结果表明该方法具有很强的实用性。还提出了基于模态理论的叶片动频系数计算公式。最后结合实例进行了计算,并分析了误差来源。     

考虑不同边界条件悬臂梁的模态研究

为了提高假设模态法建立动力学模型的精确性,研究了将柔性机械臂简化为更精确的悬臂梁模型的问题。通过分析不同边界条件对Euler-Bernoulli悬臂梁横向振动的影响规律,将悬臂梁自由端的剪力边界条件具体化为集中质量和拉伸弹簧,弯矩边界条件具体化为扭转弹簧和转动惯性元件,得到了各种边界条件下悬臂梁的模态频率和模态振型的变化规律。结果表明添加边界条件的悬臂梁模型可以更好地表示柔性机械臂的模态振动,因此可以提高假设模态法建立的动力学模型的精确性。针对柔性机械臂之间模态振动耦合较强,添加边界条件无法表示柔性机械臂模态频率的变化规律,提出了修正当量密度的方法。最后给出了边界条件和修正当量密度的迭代计算方法,并用ANSYS和ADAMS联合仿真分析了由驱动关节和自由关节连接的二连杆柔性机械臂模型对应的模态振动,验证了计算方法的正确性。     

汽车燃油箱模态仿真分析及试验验证

汽车刹车时燃油箱内油液晃动产生的噪声会通过空气以及车身结构传递到车厢内,使驾驶员和乘客感到不适。了解油箱的振动特性有助于研究油箱的噪声传递特性。利用Hyper Mesh有限元软件对某型号油箱进行模态仿真分析,计算油箱的自由模态,得到油箱前5阶模态的固有频率和振型。对油箱进行模态试验分析,将所得结果与仿真分析的结果对比,固有频率和振型的吻合验证了油箱有限元模型的正确性。根据模态振型,挑选出油箱表面的典型振动测点,为后续油箱振动测试实验提供依据。     

裂纹参数对航空发动机叶片频率转向特性影响研究

针对叶片运行中产生的疲劳裂纹会改变航空发动机振动特性及其频率转向、振型转换问题,建立航空发动机叶片有限元模型,基于结构模态振动理论研究裂纹参数,包括裂纹长度、裂纹位置变化对叶片固有振动及受迫振动特性影响;讨论频率转向区附近频率、振型变化规律。结果表明,裂纹长度、位置变化会逐渐改变叶片频率及振型,出现复杂的频率转向、模态耦合及振型转换特性,导致叶片同阶振动模态在不同裂纹长度、位置时具有不同的模态振型。     

悬臂梁-流体-悬臂梁耦联系统的湿模态相互作用

应用流体的势流理论及悬臂梁振动方程，本文分析了悬臂梁-流体-悬臂梁耦联系统的自由振动问题。分析表明，悬臂梁除与流体发生相互作用外．两悬臂梁湿模态通过流体的耦合也发生相互作用．后者的作用使流固耦联系统的湿模态呈现新的振动特性．同一阶两个子结构(梁1，2)各自的干模态分别对应耦联系统同一阶的两个湿模态．一个以较低的湿频率出现，两梁呈反相位振型，另一个以较高的湿频率出现，两梁呈同相位振型。     

一种实模态参数的时域识别方法

工程中许多结构的振动参数识别问题可以简化地按实模态理论进行分析和测取,并得到良好的近似结果。因此探讨一种时域内的实模态参数的识别方法是有意义和必要的。本文利用了结构自由响应的等时采样值,从熟知的实模态理论下的自由振动响应的矩阵表达式出发,建立起一个包含结构全部模态信息的数据矩阵,并指出该矩阵的特征向量即是结构的主振型,利用其特征值可求得结构的固有频率和阻尼。而参与特征参数计算的矩阵阶数由传统的(?)TD方法中的2n阶降为n阶。     

旋转对称结构制动盘模态相关性分析

为了消除具有旋转对称特性的制动盘重根模态对模态相关性Cross MAC值计算带来的误差,进行了制动盘的试验模态分析和有限元模态分析,提取相应的模态参数,在此基础上采用巡回群和初等旋转变换重置模态振型矢量。重置后的试验模态与有限元模态的前9阶Cross MAC值均接近1,准确的反映了二者之间的相关程度。表明巡回群和初等旋转变换二种方法对改善旋转对称结构的模态振型相关分析都是行之有效的。     

考虑弯扭耦合运动的旋转带冠叶片非线性气动弹性分析

针对旋转叶片的气动弹性问题,将带叶冠的叶片简化为末端加质量块的均质悬臂梁。悬臂梁受到离心力和气动力作用,发生弯曲和扭转耦合振动变形。利用Hamilton原理建立了叶片的偏微分运动方程。对方程无量纲化,运用Galerkin方法对其离散,得到两自由度的非线性常微分方程。通过数值求解叶片颤振速度和极限环响应,并用谐波平衡法求解极限环响应与数值解进行对比。最后,讨论了结构参数对颤振速度和极限环响应幅值的影响。     

风力机叶片三维模型颤振问题

颤振对风力机叶片有巨大破坏力,作为一种典型的气动弹性稳定性问题,在现代风力机的叶片设计中越来越受到重视。建立叶片三维叶型模型和整机振动结构模型,利用振型叠加法计算不同振动模态下的特征频率、阻尼比和振型,得出不同叶片结构参数与颤振的关系。结果表明,叶片型面质心和扭转中心的距离、拍打方向弯曲刚度和挥舞方向弯曲刚度对颤振发生有较大影响。     

三桩基础海上风机整体结构的共振分析

该文对三桩基础的海上风力发电整体结构进行了共振分析。通过有限元软件ANSYS,建立了海上风机整体结构的有限元模型,进行了模态分析,得到了前十阶的自振频率和固有振型。然后分析了引起结构振动的主要振源,计算了这些振源的振动频率,将其与海上风机整体结构的自振频率进行了共振分析。结果表明各种主要振源不会引起海上风机整体结构的共振。     

罗茨鼓风机壳体振动模态分析

应用有限元ANSYS软件对罗茨鼓风机壳体进行动态特性分析,计算风机壳体振动的固有频率与振型,给出振型图。分析结果表明,风机壳体的固有频率高于转子系统的旋转基频,结构振动主要表现为弯曲、扭转和弯扭组合形态。通过风机壳体动态特性分析,能够预知结构设计的薄弱环节,为减振降噪与结构改型提供参考。     

L型压电振动能量采集器的有限元分析与特性仿真

单频悬臂梁式压电振动能量采集器存在工作频带窄、采集转换效率低等问题。通过在单频悬臂梁式压电振动能量采集器的水平悬臂梁末端增加一垂直悬臂梁,构造了一种L型宽频压电振动能量采集器;运用有限元法建立L型振动能量采集器的有限元分析模型,仿真分析了L型振动能量采集器的结构参数对其前两阶模态频率的影响,得到了结构最优尺寸。利用Hamilton原理建立了L型能量采集器的机电耦合分析模型,对其振动特性和电输出特性进行了数值仿真,结果表明L型结构能够提高能量采集器的工作频带和采集效率。     

基于Bessel和Meijer-G函数的楔形和锥形悬臂梁振动分析

基于欧拉-伯努利梁理论,利用Lagrange法建立了楔形和锥形截面梁在外激作用下的非线性微分方程。提出了一种基于Bessel函数和Meijer-G函数线性组合的无需迭代及近似截断的振型函数,且该振型函数不依赖于楔形和锥形变截面梁的弯曲振动的运动方程是否为标准的Bessel形式,该方法能快速求解线性基频和模态函数。随后将该方法得到的模态函数代入变截面悬臂梁非线性振动的控制方程中,得到了常微分方程的弯曲非线性系数及惯性非线性系数,最后利用多尺度法研究主共振下的幅频响应。结果表明,该方法得到的线性基频及非线性幅频响应曲线与已有文献结果高度吻合,充分验证了用该方法求解的振型函数具有很高的精确性,该方法可为楔形或锥形变截面悬臂梁模态函数解析解提供新思路。     

振动筛振动模态测试及分析

模态分析是研究结构动力学特性的一种近代方法,是系统辨识方法在工程振动领域中的应用[1]。本文对某一型号振动筛进行实验模态分析,得到固有频率、阻尼比和振型等模态参数,分析该振动筛结构设计中存在的问题,为后续的仿真计算模型的修正和结构优化设计提供参考。     

基于独立分量分析的结构模态参数识别

简要介绍了独立分量分析的基本原理及算法,探讨了结构的正规坐标与独立分量的关系。分析认为,结构自由振动响应的振型分解可以看做是一个ICA问题。因此,可以把独立分量分析发展成为一种利用结构自由振动响应时域信号进行模态参数识别的方法。结合数值仿真算例及振动试验,验证了独立分量分析用于结构模态参数识别的有效性。结果表明,独立分量分析可以准确的从结构自振响应中,分离出各正规坐标,同时估计出各阶模态振型向量,适用于环境激励下的工作模态参数识别。     

旋转预应力条件下的叶片流固耦合模态分析

考虑了旋转预应力作用和流固耦合效应,对风机叶片系统进行动力学分析。首先是在静态条件下进行应力分析,获得预应力效应矩阵,并将外部载荷转化为结构的额外刚度,再建立在旋转预应力条件下流固耦合的叶片系统动力学方程。采用ANSYS有限元软件和流体力学Fluent软件,计算叶片系统的频率和模态并进行了分析。结果表明在旋转预应力与风机流场的流固耦合作用下,频率与模态有较为显著的改变。     

基于新型振型函数的渐细变截面悬臂梁的自由振动理论与实验研究

该文基于超几何函数和Meijer-G函数的线性组合构建了一种新的变截面悬臂梁的模态函数,该振型函数具有实系数、无近似、精度高等优点。该文分两个步骤验证该振型函数的有效性和精确性:第一步,证明该振型中的自由基频及模态函数形状的准确性;第二步,验证该振型函数在研究变截面梁非线性振动时的效果。第一步中,自由基频及归一化后模态函数形状的理论解、有限元解、有限元半解析解及实验的对照结果精度较好。第二步中,将模态函数代入变截面悬臂梁非线性振动的控制方程,得到了伽辽金截断后的常微分方程的弯曲非线性系数及惯性非线性系数,随后用能量平衡法得到了非线性自由振动时的幅频响应,最后用实验验证了该幅频响应。结果显示,激光位移传感器测得梁上的一个靶点的位移-时间历程图和用振型函数加幅频响应的理论解的预测值吻合,说明了该文方法在预测变截面悬臂梁非线性振动时变形情况的准确性。