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。     

预应力作用下的薄壁二极铁真空室模态分析

真空室受到外界激励时会产生振动,当外界激励频率接近真空室的固有频率时就会产生共振。真空室作为束流运行的场所,如果发生共振不但会影响真空系统的气密性还可能会引起结构的损伤破坏。本文结合薄壁二极铁真空室的实际使用工况,采用有限元软件分析了二极铁真空室的自由振动模态及预应力作用下的模态,得出了在自由振动情况下结构的前6阶模态固有频率基本为0,属于刚体模态,在预应力作用下结构前6阶模态固有频率在400-720 Hz范围内,并且第1和第2阶模态为整体模态,其模态特征主要集中在结构中间的薄壁和加强筋上,第3-6阶模态为局部模态,其模态特征主要集中在结构侧面的加强筋上。     

倒装键合机支撑板模态参数提取与实验验证

采用ANSYS有限元仿真计算与LMS Test.Lab锤击实验相结合的方法研究支撑板的模态特性。仿真分析得到支撑板的前6阶固有频率和振型,并通过实验验证仿真结果的准确性。将理论计算与试验的结果进行对比分析,得出支撑板的一阶固有频率为400Hz,高于支撑板上安装的伺服电机的工作频率以及周围环境的激振频率,因此不会产生共振现象,为防止共振、改善整机质量性能及结构优化提供参考依据。     

铁路钢轨扣件e形弹条动态性能研究及结构改进

以铁路钢轨扣件e形弹条为研究对象，运用有限元仿真和锤击试验方法对组装状态下弹条动态性能进行研究，随后对弹条进行结构及材料优化形成空心阻尼弹条。通过对原弹条进行强度应力和动态特性分析，弹条组装工作状态下模态试验与模态仿真前3阶固有频率误差分别为2.2%、1.8%、4.9%，仿真模型的有效性得到验证；改进后的空心阻尼弹条对影响弹条共振疲劳损伤的第三阶固有频率从原来DI弹条的747 Hz提高到940 Hz，固有频率提高25.8%，且避开地铁钢轨波磨段750 Hz左右的激励频率；同时对应的阻尼弹条其阻尼损耗因子相对原弹条提高92%，大大地降低弹条共振峰值响应，能够有效地提高弹条疲劳寿命。     

基于流固耦合的货车燃油箱动力学仿真分析及试验验证

某轻型货车路试中发现其燃油箱含有一半燃油时容易发生焊点开裂、防波板脱落的现象。针对此问题,基于流固耦合系统方程对轻型货车的燃油箱利用流固耦合法进行模态和振动仿真分析。首先对不同充液比油箱进行模态仿真,通过模态计算发现:与空油箱相比,含有燃油的油箱模态频率较低,随着注油量的增加,模态频率曲线随阶数增加变的平缓。在模态分析的基础上根据国标对燃油箱振动谱的规定,重点对含有50%燃油的燃油箱进行了振动仿真,通过提取焊点处横向、纵向、垂向三个方向及严酷方向的应力与试验应力值对比发现,误差均在10%以内,验证了该分析方法的正确性。     

转页扇结构振动优化设计与分析

机架结构共振是造成转页扇振动大、产生异音的主要原因,通过测试分析某款转页扇的振动,应用ANSYS Workbench软件对其进行模态仿真与谐响应仿真分析,对机架结构进行优化设计,提高支撑筋扭转固有频率,有效避开电机100 Hz激励频率,明显改善转页扇的振动。研究结论对同类家电产品的振动分析与正向设计有一定的参考价值。     

充液管道模态的参数灵敏度及其共振可靠性分析

分析充液管道模态的参数灵敏度,并对充液管道的共振可靠性进行了研究。首先考虑管道与液体之间的耦合作用,利用有限元软件对所建立的简单管道系统进行模态计算。然后假设管道结构参数服从某种随机分布,分析了对应的一、二阶模态的概率分布并讨论了这些参数对管道固有频率的灵敏度影响。最后利用干涉理论对流固耦合管道系统进行了防共振可靠性分析。该研究结果可为管道防共振设计和管道的共振可靠性评估提供了参考。     

飞机机翼油箱晃振仿真与全尺寸试验验证

飞机飞行过程中,机翼油箱受晃振激励易发生结构破坏,造成经济损失和人员伤亡,因此,飞机适航审定有必要合理评估机翼油箱晃振响应。现行飞机适航审定基于全尺寸试验,经济代价高且费时;数值分析多考虑规则油箱开展趋势影响研究,无法有效反映非规则油箱的晃振响应。该文以某全复合材料机翼油箱为研究对象,基于VOF法和模态叠加法描述非规则油箱液体晃动和结构振动,考虑流固耦合和晃振解耦获取油箱壁面应变信息,采用最大应变准则进行机翼油箱复合材料壁面结构失效分析,开展机翼油箱全尺寸晃振试验验证数值仿真的有效性。该文给出油箱壁面应变幅值和分布随油箱载液量、晃动幅值与频率、振动幅值与频率变化的时域响应,指出晃动破坏多发生于油箱下蒙皮近翼梢侧,振动破坏多出现在油箱下蒙皮近翼根处,晃振响应由振动因素主导。该文验证了数值仿真代替全尺寸试验的可行性,并基于数值仿真和物理实验研究油箱壁面应变水平和载液量、晃动和振动激励的非线性关系,为飞机适航审定提供有效指导性意见。     

转页扇结构振动优化设计与分析

机架结构共振是造成转页扇振动大、产生异音的主要原因，本研究通过测试分析某款转页扇的振动，应用ANSYS Workbench软件对其进行模态仿真与谐响应仿真分析，对机架结构进行优化设计，提高了支撑筋扭转固有频率，有效避开了电机100Hz频率振动激励，明显改善了转页扇的振动。本论文研究对同类家电产品的振动分析与正向设计有一定的参考价值。     

动力吸振器在电动机振动控制中的应用

某舰船泵用电动机运转时,在安装基础上产生了较大的振动。有限元仿真计算和模态试验发现,安装基板上存在的250 Hz及400 Hz的弯曲模态产生较明显的共振。针对此2阶共振频率设计阻尼式动力吸振器,通过“设计-标定-修正”,使动力吸振器达到所设计的频率。在实机上进行了安装测试,结果表明应用该动力吸振器后电动机安装基板上的振动降低了约7 dB,作用效果明显。     

弹性介质中充液圆柱壳的轴对称振动分析

从理论上分析了各向同性弹性介质中有限长充液圆柱壳的自由振动特性。利用经典FLUGGE壳体运动方程,结合弹性动力学方程,得到了弹性介质中充液圆柱壳耦合系统的特征方程。利用数值方法得到了弹性介质中圆柱壳中空和充液时的实固有频率。计算结果表明弹性介质中圆柱壳的实固有频率比真空中圆柱壳的实固有频率高,而且存在截止轴向模态。弹性介质刚度不仅对充液圆柱壳的实固有频率影响显著,而且影响其截止轴向模态。     

弹性约束充液管道的振动模态试验与预报研究

充液管道是舰船主要的辐射噪声源和自噪声源之一,严重影响舰船的战斗力,有必要开展弹性约束充液管道振动模态的试验与预报研究。开展了未充液管道的模态试验,在约束未知的条件下基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现弹性约束的修正,并基于双向流固耦合的有限元法预报充液管道的湿模态振动特性。干湿模态有限元仿真结果与试验结果的固有频率平均误差分别为3.06%和2.47%,最大误差分别在0～6.19%和0～5.30%。振型基本相同,符合良好;充液管道湿模态的固有频率较干模态有明显降低,各阶频率漂移比例基本相同。证明了所用方法对管道干模态的约束修正结果可以应用在湿模态有限元分析中并获得良好的仿真精度。采用的多目标优化方法避免了权重选取困难、目标函数物理意义不明确等问题,能根据实际需要和偏好对修正结果进行灵活选择。为相关工作的开展提供了参考和建议。     

行车激励条件下弹性扣件弹条模态频率试验分析

为探讨地铁轨道用弹性扣件弹条在行车激励作用下与无载状态下模态频率之间区别,对某弹性扣件DI型弹条进行无载状态下的锤击试验及行车状态下的振动测试,获得弹条无载状态下的传递函数及行车激励作用下的振动响应信号。采用随机子空间法对行车激励作用下弹条的振动响应信号进行模态分析,得到弹条固有振动频率,同时借助钢轨振动信号剔除虚假模态。结果表明在0～1 500 Hz范围内在无载状态下弹条模态对应频率为622 Hz;行车激励作用下在0～1 500 Hz范围内弹条振动模态对应频率为594.75 Hz。试验结果说明车载状态下弹条固有频率有一定程度下降,在弹条振动评估中应充分考虑行车激励作用对弹条固有频率的影响,以行车激励作用下模态作为评判标准。     

带弹性膜的部分充液罐车罐体内液体横向晃动的瞬态响应分析

针对部分充液罐车转向过程中罐体内液体的晃动问题,提出了一种新型抑制液体晃动的阻尼装置:弹性膜。建立了相应的罐体内带弹性膜的流体-弹性膜耦合动力学模型,并通过实验验证了模型的有效性。通过计算仿真方法研究了弹性膜及其预应力的大小对液体瞬态时的晃动力和载荷转移量的影响。研究结果表明:弹性膜能限制液体的晃动幅值,从而减小液体晃动时对罐体壁面产生的侧倾力矩;弹性膜增大了液体横向晃动的固有频率,使液体横向晃动的固有频率远离了液罐车的紧急转向频率,从而避免了液罐车紧急转向时共振现象的发生。     

阻尼层对水润滑橡胶轴承动态性能的影响

利用有限元仿真方法在Ansys Workbench中研究阻尼层对轴承模态频率和模态振型的影响。使用Pulse分析平台对轴承振动信号进行采集,应用振动频谱分析方法研究实际运行过程中阻尼层对水润滑橡胶轴承振动的影响。仿真结果表明:与非阻尼轴承相比,阻尼轴承低阶固有频率较低。试验结果表明:在阻尼轴承低阶固有频率附近存在一定的能量集中,但在正常工作转速(0~200 Hz)工况下,不会发生共振;阻尼层能够降低轴承的振动,特别是在高转速、高载荷的工况下减振效果显著。     

6830CR1型客车怠速振动问题分析及解决方法

对怠速状态下振动过大的客车进行了现场振动测试及锤击模态实验,得到整车的振动频率成分及固有特性。通过振动分析得出影响该客车振动的主要因素是发动机转动传到底盘大梁的振动,与怠速车速密切相关。并对其底盘进行结构仿真分析,经过与模态测试对比,最终确定客车振动是怠速的工作频率与车辆底盘固有频率的耦合问题,通过改变底盘局部结构合理消除共振耦合现象。     

6830CR1型客车怠速振动问题分析及解决方法

对怠速状态下振动过大的客车进行现场振动测试及锤击模态实验,得到整车的振动频率成分及固有特性。通过振动分析得出影响该客车振动的主要因素是发动机转动传到底盘大梁的振动,与怠速车速密切相关。并对其底盘进行结构仿真分析,经过与模态测试对比,最终确定客车振动是怠速的工作频率与车辆底盘固有频率的耦合问题,通过改变底盘局部结构合理消除共振耦合现象。     

基于Ansys Workbench对卸料装置的动态性能分析与优化

目的研究振动电机的激励对卸料装置在满载工况下卸料时产生的影响,并对卸料装置振动特性进行优化。方法采用Solid Works对卸料装置建模,运用Ansys Workbench软件分析其前8阶固有频率和模态振型,找到其结构薄弱区,对比分析外部激振频率与卸料装置固有频率是否共振,以卸料装置薄弱区为参考,来优化振动电机的安装位置。结果由模态分析得,卸料装置第7阶固有频率在共振区内,可能会导致卸料装置共振;结合谐响应分析确定了卸料装置第1,4,5阶固有频率附近的振幅位移最大,同时得出振动电机在E,F,G处安装位置下,卸料装置响应构件的最大振幅位移分别为1.8,1.86,1.9 mm。结论通过综合分析得出,在卸料装置上施加外界激振频率时应避开16 Hz和33 Hz,同时可知振动源安装在F处最优,为卸料装置在实际设计和制造过程中提供必要的依据。     

汽车顶棚约束模态与工作模态分析与比较

通过试验分析分别得到汽车顶棚约束模态和工作模态,其中约束模态试验采用激振器激励,工作模态试验采用室内转鼓激励;对比驾驶员右耳处噪声自功率谱密度函数,发现通过工作模态分析得到的频率更加贴近噪声峰值频率;将驾驶员右耳处噪声自功率谱和所有测点振动加速度自功率谱平均值相比较,发现100 Hz到400 Hz内顶棚振动对车内噪声起主要作用。最后,通过调整顶棚结构实现车内噪声的降低。     

车内空调压缩机异响的控制实验

某车型空调开启后,发动机转速升至2 400 r/min附近时车内产生明显的异响声。试验排除了压缩机本体振动过大、压缩机振动经空调管路放大的可能性后,通过传递函数测试及发动机悬置支架模态测试,确定右悬置支架的一阶固有频率与压缩机在该工况下的工作频率耦合产生共振,是导致车内产生异响声的根本原因。通过改进支架结构提高其一阶固有频率,避开了常用转速下压缩机的工作频率范围。将改进后的悬置支架装车验证,结果表明车内异响得以明显改善。这种研究方法对改善同类汽车异响问题具有重要的实际意义。