印刷机结构振动的有限元分析

为了解决高速印刷机的振动和噪声问题,采用有限元方法,对复杂的印刷机结构进行了模态分析,从避免共振的角度,完成了该印刷机结构的改进设计,讨论了有限元计算中单元的选择、零件结合面的处理以及机器模型的建立方法．该方法可以应用于各种机械结构的减振降噪设计．     

有限元法在机械结构模态分析中的应用

共振是缩短机械零件寿命的主要危害之一。采用有限元方法对零件结构进行模态分析,有效地预估结构的刚度特性,以便优化结构。利用软件对某铣刀主轴进行模态分析,对其结构的固有频率和振型进行了计算,并给出了结果。     

高速卧式加工中心主体结构试验模态分析

对高速卧式加工中心主体结构进行试验模态测试,得到了主体结构的各阶固有频率、阻尼比、刚度等模态参数以及模态振型.通过分析其动态特性,确定了机床结构的薄弱环节是主轴前端轴承处及近丝杠立柱,给出了结构改进措施;并且,通过分析主轴前端动刚度,确定了影响机床加工稳定性的目标模态,为进一步提高机床加工效率提供了可靠的改进依据.分析结果表明:试验模态分析技术是提高机床抗振性能和加工稳定性的有效方法.     

能量平衡法在机床结构动态参数优化中的应用

应用能量平衡原理对光学曲线磨床进行了动态特性的研究,建立起机床结构的数学模型;编制出计算机程序;应用数学模型对机床进行了理论分析与计算;指出机床结构中的危险模态及薄弱环节,并对薄弱部件提出改进意见。     

试验模态分析应用于建筑结构动力计算

将模态分析的新方法试验模态与解析模态的综合技术应用于建筑结构动力计算，解决高层建筑的动力特性分析问题，此法将复杂结构化成子结构，达到“化整为零，积零为整”的目的．算例表明，计算精度高，用于工程可得到比较满意的结果．     

MM7120H平面磨床实验模态分析

通过对MM7120H平面磨床的模态实验,利用模态参数的整体识别法对该机床结构进行参数识别.确定了动态参数并分析了机床的薄弱环节,找到了与机床磨削颤振所对应的主要薄弱模态,并提出了提高机床动态性能的措施.     

悬索管道跨越结构静动态有限元仿真

对大型悬索管道跨越结构静动态分析方法进行了系统的研究,以某悬索管道跨越结构设计方案为背景,按照实际结构特点,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型．对有限元计算模型进行静力、模态和风振反应的有限元分析．结果表明：静力计算中,悬索管道跨越结构各构件处于较低的应力状态．模态分析中,得到了结构的前二十阶固有频率．在模态分析的基础上,进一步对管桥进行风振分析．动态分析结果表明,结构加速度响应曲线与输入的数据趋势类同,主索上的应力响应峰值比较小,管桥的应力响应峰值明显增大．     

基于有限元分析的数控铣齿机立柱动静态设计

运用结构动态设计原理和基于有限元法的变量化分析技术对数控弧齿锥齿轮铣齿机立柱部件进行了动、静态分析,研究了立柱不同结构型式对其静、动态性能的影响．结果表明,立柱的跨度等因素对其低阶模态频率影响很大．给出了立柱的优选结构型式,为机床改造或机床设计提供了依据．     

模态综合法的误差分析及其精度改进

由于Ｒｉｔｚ基的非完备性,使模态综合法计算全结构模态时,存在综合误差,综合出的模态也只有部分是可用的。本文利用修正后的有限元模型,分析了这种误差,推导了其表达式,并给出了判别可用低阶模态的方法。利用瑞利商,本文还提出了一种简便实用的迭代改进所求模态的方法。     

基于双参数的结构损伤两阶段检测方法研究

研究两阶段结构损伤检测方法，建立结构有限元模型，计算曲率模态指标，并根据该指标进行损伤定位。然后计算可能损伤分段每个单元的模态矩参数，估计出损伤分段的损伤程度。对以上2个损伤识别参数进行参数分析．将分析结论用于典型损伤工况的识别并取得成功。文中方法可以确定结构损伤位置，同时针对具体损伤位置给出大致的损伤系数估计值。     

大直径菲涅尔透镜模具加工机床静动态特性

为了解决大直径菲涅尔透镜模具加工机床的加工稳定性、精度难以保证的问题,基于ANSYS Workbeach软件,对机床整体进行静动态分析.首先,通过静态分析得到大直径菲涅透镜模具加工机床整机的薄弱环节;然后,利用模态分析法得到机床整机前六阶的模态振型并分析了机床结构的模态频率及振型之间的关系.分析结果表明:横梁稳定性较低,为机床的薄弱环节,横梁内部x向筋板需要加强;机床最大位移发生在横梁位置,变形主要发生在地脚,需要改善优化地脚数量与布局.改进方案为:横梁筋板厚度不变,将内部原垂直构成的十形结构筋板改为V型结构;箱体前段需要增加3个地脚并成等距排列以提供支持力,从而加强机床刚度.     

滞变阻尼自由界面法研究

实模态综合技术发展至今已日趋成熟,然面考虑阻尼的复模态综合技术尚不完善,滞变阻尼下的复模态综合技术更是处于探讨阶段。为了研究滞变阻尼下结构的频率特性及振型特性;为了研究传统的实模态综合技术在考虑滞变阻尼时的复特性,本文用复模拟的方式较为深入地探讨了实修改自由界面法的复频率与复振型,同时通过算例作了验证。     

滚齿机动态特性识别

本文在对滚齿机进行激振实验的基础上,利用模态分析技术,对该机床动态特性进行了研究。 激振实验采用了宽频带的随机激振,模拟实际工况直接对刀杆处激振。所记录的信号在信号分析仪中进行处理,得到各测点的传递函数,然后将这些数据输入计算机进行整机模态分析并可动画显示,识别出表征机床动态特性的模态参数及前几阶模态振型。 利用得出的模态参数,对该机床几个影响加工精度的主要薄弱环节进行了详尽分析,指出了这些部位动态特性不好的原因,并就结构的改善设计提出了建议。     

机床主轴结构优化设计的二次规划选代法

本文为了解决难度较大的机床结构优化设计问题,成功地引入了二次规划迭代法,在进行结构分析时,用作者推导的新的性能求导公式代替原有公式。在方法的应用和性能求导方面,都是新的尝试。最后对某机床主轴结构进行了优化设计的计算,获得了预期的效果。     

加工中心电主轴动力学分析理论建模与实验研究

电主轴作为加工中心赖以实现高速精密加工的核心功能部件,其动态性能的高低决定了机床的整体发展水平。传递矩阵法是目前转子动力学分析建模最有效的数学方法。本文基于传递矩阵法对加工中心电主轴进行动力学分析,并基于MATLAB进行了实例的数值计算,最后利用物理模态实验验证了该数学模型的有效性。得到以下结论：（1）第1阶固有频率的误差约为1.2%,但是第2阶固有频率相差较大,达到12.9%;误差较大的原因是传递矩阵法属于集中质量理论,原本连续的模型被离散后,高阶频率的计算误差较大,因此该模型对于求解低阶模态参数是可靠的;（2）传递矩阵法在建立的简化模型忽略了螺钉孔和键槽等不对称细节,因此传递矩阵法得到的固有频率要比物理实验少,即得不到对称振型。     

Structural optimization of precision instruments through modal analysis

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A novel method of dynamic characteristics analysis of machine tool based on unit structure

A novel approach,which can be used for dynamic characteristics analysis of machine tools based on unit structure(US),is reported in this paper.The concepts of unit structures for design of machine tools are defined.In order to satisfy the dynamic characteristics requirement of high natural frequency and light-weight of US,a design method of multi-disciplinary optimization of NSGA-II about unit structures driven by natural frequency and mass is developed.Through analyzing the unit structures,key factors affecting the natural frequency and mass are extracted,and the mathematical models of natural frequency and mass about unit structures are also established by using central composite design and response surface model.The goal of high natural frequency and light-weight is reached by using the multi-objective genetic algorithms.The Pareto optimal set is also obtained.The dynamic behavior of US is investigated by the experimental modal analysis.To show the efficiency of the proposed novel method,the example of YKW51250 gear shaping machine bed is used.Through optimization of NSGA-II about US of YKW51250 machine bed,the natural frequency of YKW51250 gear shaping machine bed is increased by 30.4%and its mass decreased by 5.2%comparing with the original design.By studying the dynamic characteristics of the simplified machine tools bed,useful laws are obtained,and these laws can be used in primary design of NC machine tools structures.The optimal method based on US can be also applied to the dynamic optimal design of machine tools and other similar equipments.     

缺陷圆柱壳体外压屈曲的仿真分析

基于Ansys workbench有限元仿真软件,对含初始缺陷的圆柱壳体进行了外压屈曲的仿真研究。首先进行了理想圆柱壳体的特征值屈曲分析,得出前30阶线性屈曲失稳模态作初始几何缺陷。然后基于单一模态缺陷法和组合模态缺陷法建立具有初始几何缺陷的模型,利用有限元仿真分析的非线性稳定算法和弧长法进行非线性屈曲分析。最后设计圆柱壳体静压屈曲实验,得出了临界屈曲载荷。将非线性屈曲分析结果与实验结果、承压结构工程分析方法计算结果作对比分析,结果表明：弧长法与非线性稳定算法相比,预测精度更高;承压结构工程分析方法求出的结果非常保守,临界屈曲载荷远低于实验结果;第1阶模态缺陷不是对圆柱壳体承压能力最不利的初始缺陷,最不利初始缺陷的模态阶数一般为低阶;模型的初始缺陷幅值大小对临界屈曲压力有较大的影响,但对最不利初始缺陷的模态阶数没有影响。2种初始缺陷构造方法都是可行的,但低阶多模态组合缺陷模型具有更精准的预测精度,误差约为3.55%。     

约束模态综合法的改进措施

本文利用坐标变换,提出了几种减缩法,对Ｃｒａｉｇ约束模态综合法的对接界面节点自由度进行了减缩,使得最后综合方程的计算工作最大大减小,提高了模态综合法的计算速度。