小型客车车轮模态分析

汽车行驶过程中,受到不同幅值和频率的激励,通过车轮传递到车内,进而影响车辆的舒适性。通过Pro/E软件建立车轮的三维模型,使用有限元分析软件Hyperworks建立车轮的有限元模型;采用Optistruct模块进行计算,得到车轮在自由状态下的固有频率和模态振型。通过对车轮进行自由模态实验分析,得出车轮的固有频率和模态振型。将模态实验结果与有限元分析结果进行对比分析,得出低阶模态振型主要集中在轮辋边缘部位,而高阶模态振型主要集中在轮辋中间部位;同时实验结果也验证了车轮有限元模型的正确性。     

150吨铸造起重机主梁动力学特性分析

本文来源于某炼钢厂改造项目,对改造后铸造起重机主梁进行模态分析,计算改造后主梁结构的固有频率和相应振型,提取了前六阶固有频率,并对结果进行了分析,得出起重机主梁在受外界激励作用时各阶危险频率下的变形情况。当外部激扰的频率接近各阶危险频率值时,起重机主梁结构可能发生共振或产生较大振幅,对主梁动态刚度进行校核,满足动态特性要求,对起重机的安全稳定运行及提高操作者的舒适性有重要意义。     

含裂纹梁的动力响应

本文提出了一种计算含裂纹梁动力响应的有限元方法.采用时域方法辨识出模态参数,所得固有频率随裂纹长度和位置的变化值与实验结果吻合较好.计算了裂纹闭合而引起的结构响应变化,指出:外激励均值对固有频率影响较显著.最后,给出了判断裂纹位置的方法:用一阶振型和固有频率的差异确定;由不同测点频响函数变化来估计.     

工程车辆车架动态特性分析及结构改进

车架的动态特性直接影响着整车的性能,因此车架结构动态特性分析在工程车辆设计工作中占有重要地位。以某工程车辆车架为研究对象,采用有限元分析方法与模态试验技术获取其固有频率与振型,结合发动机及路面的激励频率对其低频动态特性进行分析,并给出改进方案。结果表明,改型后车架的固有频率避开发动机怠速频率及路面激励频率,避免该工程车辆在怠速及路面行驶中可能产生的共振问题。     

衬套刚度对扭力梁悬架模态分布影响研究

为分析和解决汽车扭力梁悬架系统振动引致的整车NVH问题,建立施加约束边界的悬架系统有限元模型并计算其系统模态。为了更确切地模拟悬架橡胶衬套在实际工作状态下所表现出的动态刚度特性,在有限元建模中提出一种衬套动刚度的当量方法,并结合试验验证阐明该方法的正确性。基于验证后的模型,以衬套刚度为影响因素,对悬架系统的低阶模态频率进行灵敏度分析,并讨论衬套刚度约束方向与模态振型之间的联系,最终揭示出衬套刚度对系统模态分布的影响规律。     

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。     

配重式顶堆侧取堆取料机结构分析

本文针对目前国内应用比较广泛的配重式顶堆侧取堆取料机这种机型,阐述了设备的结构及工作原理方面。并根据设备实际受载荷情况,对金属结构的刚度、强度进行计算校核。模态分析得出了结构的前十阶模态振型和固有频率,结合对外部激励频率的分析,验算得出外部激励不会造成设备的共振。     

冰箱压缩机机壳实验模态分析

采用锤击脉冲激励法,对某型号冰箱压缩机机壳进行了实验模态分析,识别了整机壳体的各阶固有频率(1 KHz-4 KHz)、阻尼和模态振型等参数,获得整机壳体的固有振动特性。并以实验模态分析为基础,研究整机壳体的结构动态特性,实验模态分析结果表明:压缩机壳体模态振型以内外扩张振动为主,封闭壳体的固有振动特性是压缩机噪声辐射的主要原因。实验模态分析的结果可为压缩机减振和降噪设计提供参考依据。     

基于应变模态的连续梁动挠度识别

为了实现基于应变测量的连续梁动挠度识别,提出了一种基于应变模态的梁结构动挠度监测方法。利用应变传感器进行应变测试获得梁的动应变数据,由动应变数据的互相关函数求出应变模态振型,利用应变-位移转换关系求出位移模态振型,再由动应变数据和应变模态振型计算出位移模态坐标,最后根据计算出的位移模态坐标叠加位移模态振型得到梁结构的实时挠曲线,从而实现对动挠度的监测。为了验证方法的有效性,对连续梁在脉冲激励及地震作用下的动挠度进行了数值模拟,并进行了简支梁力锤锤击实验。数值模拟及实验的结果表明,基于应变模态监测梁结构动挠度是可行的,且具有较高的精度。     

六杆并联机器人模态实验与动力学特性分析

对典型位姿下的六杆并联机器人机械结构进行模态实验，并以实验模态结果为基础进行机器人机械结构的动力学分析。在模态实验中，依次记录多点脉冲激励下的单点加速度响应，利用多自由度实模态辨识与拟合技术，计算得到机器人在某典型位姿下的前8阶固有频率、阻尼比，以及模态质量、模态刚度、模态阻尼和相应的振型矩阵。本文所得结果可作为机器人动态优化设计与控制器设计的参考。     

Ambient Vibration Tests of a Steel Footbridge

The paper presents analytical and experimental modal analysis of a steel footbridge for modal parameter identification. 3D finite element model is established for the steel footbridge based on the design drawing and modal parameters are obtained from deformed configurations. The field test is carried out by ambient vibration test under human walking excitation. Both Peak Picking method in the frequency domain and the Stochastic Subspace Identification method in the time domain are used for the output-only modal identification. From the study, good agreement is found between mode shapes, but some differences in the natural frequencies and analytical frequencies are bigger.     

不同频率激励下LY12铝合金悬臂梁的疲劳特性

为了研究激励频率对悬臂梁结构疲劳特性的影响,本文针对LY12铝合金悬臂梁在不同频率(139Hz、141Hz、143Hz)激励下进行了同一应力水平的振动疲劳试验。结果表明:该结构的疲劳特性在不同频率激励下存在差异。在激励频率高于固有频率振动时,结构疲劳寿命最长;激励频率低于固有频率振动时,结构疲劳寿命较短;在固有频率振动时,结构疲劳寿命最短。     

基于模态频率的缺口梁疲劳裂纹扩展寿命预测

从试验出发,研究了含V型缺口悬臂梁在循环载荷作用下的疲劳裂纹扩展特性及其模态频率变化规律,分析了模态频率与裂纹扩展增量间的关联性。将裂纹扩展增量作为损伤参量,建立了基于模态频率下降率与损伤参量的关系。基于损伤力学,建立了裂纹损伤与循环加载次数的演化模型。结合模态频率下降率与裂纹损伤参量的关系,提出了一种基于模态频率下降率的缺口梁疲劳裂纹扩展寿命预测方法,实现了基于当前裂纹损伤和对应循环次数的疲劳裂纹扩展剩余寿命预测。结果表明,模态频率下降率对缺口梁的疲劳裂纹扩展寿命敏感,该方法预测的疲劳裂纹扩展寿命与实测的疲劳裂纹扩展寿命基本吻合。     

跨声速风洞测力模型的降阶及[H∞]减振控制

在风洞测力试验中,尾部支撑是一种广泛采用的模型安装方式。以该方式安装的风洞测力模型中,总体呈现低刚度特性。在试验进入大攻角状态时,低频气流脉动压力极易引起模型低频大幅俯仰振动,导致测试精度降低,甚至以疲劳方式破坏试验设备。针对一种采用尾部支撑方式的跨声速风洞测力模型,建立其有限元模型,结合模态截断及平衡降阶两种方法,对高维有限元模型进行降阶;基于低维的降阶模型及柔性结构的特点,采用简化的混合灵敏度优化方法,实现对测试中模型低频俯仰振动的主动抑制。仿真分析表明该主动减振方案有效且易于实现,对于大型复杂结构具有重要的实用价值。     

Modal parameter identification and vibration based damage detection of a multiple cracked cantilever beam

This paper presents a detailed investigation on the modal parameter identification and vibration based damage detection of a multiple cracked cantilever beam with hollow circular cross-section. To consider multiple crack effects, a cantilever beam including cracks is considered for six damage scenarios. Finite element models are constituted in ANSYS software for numerical solutions. The results are validated by experimental measurements. Ambient vibration tests are performed to extract the dynamic characteristics using Enhanced Frequency Domain Decomposition (EFDD) and Stochastic Subspace Identification (SSI) methods. Calculated and measured natural frequencies and mode shapes for undamaged and damaged beams are compared with each other. Automated model updating is carried out using the modal sensitivity method based on Bayesian parameter estimation to minimize the differences for damage detection. In addition, modal assurance criterion (MAC) and coordinated modal assurance criterion (COMAC) factors are obtained from the mode shapes and two set of measurements to establish the correlation between the measured and calculated values for damage location identification.     

约束阻尼板结构模态实验及阻尼特性研究

约束阻尼结构可在较宽的频带范围内抑制结构的振动,已在机械和交通等领域广泛应用。本文采用多输入多输出（MIMO）的锤击法,对一种约束阻尼板进行模态实验,参数识别得到其固有频率、振型及模态阻尼。通过模态实验和有限元结果的相互对比,验证了模态测试结果的可靠性。在此基础上,对敷设粘弹性阻尼的悬臂板结构进行了阻尼特性的研究,讨论了材料参数和结构参数对模态阻尼的影响,为结构的减振降噪及优化设计提供依据。     

基于相似理论的掘进机主动激振截割性能研究

针对目前煤矿井下掘进机截割时关键零部件易损坏及截割性能不佳,但难以在实验室内进行相关研究的问题,以EBZ160掘进机为原型,基于相似理论制造了实验样机,并提出一种主动激振截割方式。首先,基于掘进机实验样机的工作原理和动力学理论,利用ANSYS Workbench软件对实验样机进行模态仿真分析,并基于力锤法进行了模态试验,得到了空载状态下实验样机的前6阶固有频率与模态振型。然后,以截割比能耗为评价指标,对有无主动激振截割方式下掘进机实验样机的截割性能进行研究。结果表明,掘进机实验样机前6阶固有频率的仿真值与试验值的最大相对误差为9.92%,验证了模态仿真分析结果的准确性,可为后续激振频率的选取提供依据;无主动激振时掘进机实验样机的截割比能耗为0.077 6 kW·h/m³,有主动激振时为0.051 2 kW·h/m³,说明所提出的主动激振截割方式的性能较好。研究结果为掘进机截割方式的拓展提供了新方向,并为掘进机的结构优化及截割效率提升提供了实验依据。     

Vibration analysis of piezoelectric materials by optical methods

This study provides two noncontact and realtime optical measurement methods to assess the displacement, natural frequencies, and mode shapes of a vibrating piezoelectric material. The methods are carried out using amplitude-fluctuation electronic speckle pattern interferometry (AF-ESPI) and laser Doppler vibrometer (LDV), which are full-field and point-wise displacement measurement, respectively. Because the fringe patterns measured by AF-ESPI appear as a clear picture at the natural frequency, both natural frequencies and mode shapes of the vibrating material can be successfully obtained. In the LDV system, a swept-sine excitation signal from the function generator to the beam can result in a corresponding peak in frequency response curve at natural frequencies. From the frequency response curve, the natural frequencies are thus acquired. Measured results by both methods are seen to be in good agreement with theoretical predictions by the Galerkin method and finite element method.     

基于连续碳纤维/树脂智能材料的梁结构应变模态表征

研制了一种具有动态传感功能的碳纤维/树脂智能层, 可用于结构的应变模态诊断。通过不同加载频率下的单向拉伸实验揭示了这种智能材料对低频动态载荷的响应能力, 并理论分析了动态响应误差的影响因素。在此基础上将碳纤维/环氧树脂智能层连续敷设于悬臂梁结构表面代替传统的点式应变片, 进行应变模态测试。测试结果表明, 碳纤维/环氧树脂智能层可以较精确地反映结构的前三阶固有频率, 并较好地表征结构的前三阶应变模态振型。对悬臂梁局部附加质量后重新进行了模态试验, 结果表明: 附加质量后, 智能层反映的结构固有频率显著下降; 同时, 在附加质量所在的节点位置, 智能层反映的应变模态振型有突变产生, 说明智能层所表征的应变模态对结构物性参数变化具有识别能力, 采用智能层与采用应变片的实验结果一致。此外, 基于碳纤维/树脂智能层的可覆盖性, 采用有限的测点全面捕捉了结构的应变模态信息, 并在测试中通过在可疑区域内逐步增加测点, 实现了结构物性参数变化的定位。     

损伤定位向量法原理及应用

该文中证明了损伤定位向量存在的条件,推导了梁、柱和支撑单元的特征应力计算公式,改进了损伤后振型质量归一化系数的简化求解。完成了一个空间钢支撑框架模型损伤定位的数值模拟分析,模拟了包括支撑损伤和连接损伤的7种损伤模式。分别采用力锤激励和环境激励两种激励方式;使用自然激励技术和特征系统实现算法进行模态参数识别,得到了模态频率和振型;使用损伤定位向量法判定损伤单元,并对两种损伤模式进行了误差分析。结果表明:当损伤达到一定程度时,损伤定位向量法能有效判定损伤单元。