轴力和水压作用下深水输液管道湿模态振动特性分析

采用Love-Timoshenko理论和Helmholtz方程建立了轴力和水压作用下原油-管道-海水耦合模型,计算得到了深水输液管道壳振动周向模态的固有频率。通过文献对比,验证了该计算结果的准确性。通过不同工况管道固有频率对比,发现湿模态分析具有不可替代性,原油、海水的存在会降低管道壳振动固有频率,但不会影响管道弹性失稳的临界压力,原油恒定流速的影响可以忽略不计。通过耦合模型参数影响分析,发现边界条件和长径比对高周向模态频率影响较小,而对低周向模态频率影响较大,特别是基频。轴向拉力会小幅降低管道固有频率,进而小幅降低管道弹性失稳临界压力。水压会大幅降低管道固有频率,甚至引发结构失稳。因此,在深水输液管道湿模态周向振动特性分析中轴力和水压作用应加以重视。     

基于流固耦合的卡车油箱振动特性研究

卡车油箱在使用过程中,存在因振动产生本体及焊缝开裂的问题。针对某400 L卡车柴油油箱,基于流固耦合理论,运用ANSYS软件分析油箱的振动特性。锤击法模态试验和仿真模态分析结果,仿真与试验测得的结构模态参数数据误差最大为13%,仿真的准确性得到验证。油箱结构自由状态下计算得到的前6阶固有频率略大于油箱安装状态下的固有频率,油箱固有频率会随着液体含量的增加而降低。油箱的固有频率在液体量从0到100 L以及300到400 L这两阶段变化明显。油箱充液比低于1/2时,油箱结构的各阶固有频率均高于危险区域的频率,不会产生共振。充液量大于3/4时固有频率接近于30 Hz的标准规定值,存在共振风险。油箱设计时,应优化油箱的结构,使其在充满液量时也能避开30 Hz标准值,更为安全。     

约束方式对橡胶高频振动测试结果的影响

针对不同约束方式对黏弹性材料高频振动性能的影响开展研究,比较2 000 Hz~6 000 Hz频率范围内不同约束方式对阻尼梁振动性能的相干性,并提取2 000 Hz~6 000 Hz内不同阶数的模态,采用有限元方法对不同约束方式阻尼梁的振动试验进行仿真。将模态试验结果与出现共振峰最多的中间节点的速度传递率进行对比,结果表明:两端固支竖直放置工况的相干性最优,两端固支竖直放置工况的试验结果与一端固支竖直放置工况相比与仿真结果更吻合,有关结论为用振动梁法在高频振动条件下测试黏弹性橡胶材料时约束方式的选择提供参考依据。     

脉动力作用下充液直管动态特性分析

运用Fluent对充液直管进行流场仿真,分析充液直管内流在周期性初速度条件下的压力变化特性。运用ANSYSWorkbench单向流固耦合模块,分析充液直管在脉动压力作用下流固耦合振动模态特性,以及管道支撑间距对充液管道振动模态的影响,为工程设计提供参考。     

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。     

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。     

特种输液（汽）管道振动固有特性分析

根据动力学理论将特种输液（汽）管道简化为Euler-Bernoulli梁,根据边界条件及实际工况,应用解析方法解出系统的前3阶固有频率。从结果中发现温度、隔热层和接头边界条件影响特种输液（汽）管道的横向振动固有频率。同时采用ANSYS分析软件建立管道的有限元模型并对其进行模态分析,得到各阶固有频率数值解。将解析方法和数值方法所得固有频率与模态试验结果对应频率值进行对比分析,比较结果表明计算结果同试验测得的频率符合很好。     

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。     

基于能量有限元法的损伤充液管道振动分析

管道结构在服役期间会出现各种形式的损伤,其结构动力学参数和能量传播形式也会随之产生一定的变化,根据充液管道的动力学方程,推导得到了充液管道振动的能量平衡方程和能量有限元方程。分别采用能量有限元法和有限元法对充液管道的能量密度进行了计算和对比,验证了能量有限元法求解充液管道振动响应的准确性。在此基础上建立了基于能量密度变化和能量流变化的两个损伤指标,讨论了单元受损后的刚度变化和阻尼变化对能量流指标的影响,算例表明基于能量流变化的指标能够有效地识别充液管道结构的损伤部位。研究为基于能量有限元法预报充液管道的振动和基于该方法识别输流管道的损伤提供了理论基础。     

管道结构振动有限元法分析及减振研究

 对管道振动机理进行了分析，运用弹性力学理论，建立了管道系统结构振动数学模型，并采用有限元方法，通过计算机仿真，分析了管道系统的结构振动，得出了管道系统结构振动固有频率和振型分布，掌握了结构参数对结构振动的影响规律，并进行了实验验证．     

基于分形理论的结合面法向接触刚度模型

基于修正的分形理论,以尺度系数定义微凸体大小,在充分考虑微凸体接触变形过程的基础上,对赫兹接触模型进行补偿修正。建立了结合面法向接触刚度模型,研究了法向接触刚度与分形维度之间的关系,并进行了仿真;以螺栓结合面为实验对象,采用结构函数法获取分形参数,进而求出结合面法向接触刚度值并录入有限元模型,在此基础上应用m+p噪声振动测试系统开展模态实验,通过对比理论模态与实验模态的振型和固有频率来验证理论模型的正确性。实验和仿真结果表明:理论模型和实验模型前8阶模态的振型一致,前8阶固有频率误差在-10.2%～-1%。     

基于Chebyshev-变分法的复杂开口形状矩形薄板弯曲振动特性分析

针对复杂开口形状的矩形薄板弯曲振动问题,提出一种基于Chebyshev-变分原理的建模方法,建立弹性边界条件下不同开口形状矩形薄板弯曲振动模型。采用边界约束因子模拟弹性边界条件,视开口部分为一种物理属性为零的特殊薄膜。将板的横向位移展开成双重Chebyshev多项式级数形式,建立薄板的拉格朗日泛函,利用变分法推导薄板的特征方程并求得固有频率及对应振型。开展开口薄板模态试验研究,对比理论计算结果与试验结果及有限元结果,验证该方法及模型的准确性和有效性。研究边界约束和开口形状对弯曲振动特性的影响。结果表明:开口形状对结构低阶固有频率影响较小,对高阶固有频率影响较大;开口形状的改变对结构奇数阶固有频率的影响大于对偶数阶固有频率的影响。     

微/纳米传动平台的模态试验及优化设计

微/纳米传动平台中,柔性机构的弹性势必导致平台高速、高加速带来的残余振动。采用拉格朗日方法,建立了平台的动力学模型,得到了平台前5阶固有频率的解析式;分析了平台固有频率与柔性板簧厚度、长度的相互关系,得到了固有频率随柔性板簧厚度、长度的变化规律。应用有限元方法,分别仿真得到了前6阶固有频率和模态阵型;以固有频率为优化目标,建立了平台的优化模型。采用动态测试系统,分别对优化前、后的平台进行了模态试验分析;通过对比分析,得到了提高平台动态性能的方法,且模态试验结果表明,调整柔性板簧厚度、长度的方法是有效的、可行的。     

船舶机舱模型振声环境预报与控制

以某航海教学实习船机舱为原型,将此振动-声辐射耦合系统简化为箱形多腔结构,建立多腔结构及其单元腔室有限元模型,考虑液舱布置与充液、激励源处设置隔振器等情况,对结构进行频率响应分析,运用声学边界元法对舱室噪声进行预报,通过对舱室中心场点声学贡献较大的板件进行约束阻尼处理,有效降低舱室噪声。并进行船舶机舱模型振动-声辐射实验。分析表明：研究三舱段船舶机舱模型振声性能时,充液及增加充液舱数,对模型固有频率影响明显,通过设置隔振器能有效降低舱室振声等级,在非激励源舱室敷设约束阻尼材料,也可起到较好降噪作用。     

基于响应面方法的叶栅摆动装置有限元模型修正

为提高叶栅摆动装置模态分析与模态试验的相关性,使用响应面方法对有限元模型多个参数进行优化,实现模型修正。首先使用有限元模型进行模态分析,提取整体模态;其次,采用移动传感器方法对大型装配体进行整体模态试验,通过模态判据准则检验模态试验结果、模态参与因子确定主要整体模态;再次,基于有限元模型误差分析,确定对主要部件分别采用不同材料修正参数,通过中心复合试验设计确定样本空间,使用多目标响应面方法对样本进行回归分析,在回归分析的响应面内对待修正参数进行非线性约束优化,得到最优解;最后,使用修正参数重新进行模态分析实现模型确认,并进行动力学计算,与实际测试结果对比。结果表明,修正后的模态分析与模态试验结果相关性提高,前三阶整体模态频率误差均值由9.71%减小至0.73%,振型相关性由0.74提升至0.89。     

带弹性隔板圆柱形储液罐的流-固耦合特性研究

该文研究带有环形弹性隔板的部分充液刚性圆柱罐中液体与隔板的耦合振动特性。将液体域分割成两个圆柱子域和两个圆环柱子域,利用分离变量法和叠加原理求得各子域内液体运动势函数的解。将环形薄板的湿模态用干模态展开以求解环形薄板与液体耦合振动的微分方程。对液体子域间的界面连续条件作Fourier 展开并对表面波方程作Bessel 展开,得到环形薄板与液体耦合振动的频率和对应模态。数值结果与流-固耦合专用软件ADINA 的结果进行了比较,显示出很好的一致性。     

基于振动理论及有限元法的弹性环模态分析

本文以一种薄壁结构的弹性环为研究对象,采用振动理论将弹性环加载系统简化为单自由度振动系统,对其进行理论分析及计算,得到弹性环的固有频率。应用有限元分析软件对弹性环模型进行振动模态分析,得到各阶固有频率。结果表明,理论分析计算与有限元分析结果存在一定的误差,这是由于振动模型简化的原因,总体来看误差在可接受的范围内,理论计算和有限元分析结果均可作为弹性环结构优化设计以及驱动载荷的频率配置提供理论依据,也为同类弹性元件的设计研制提供参考。     

一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法

提出了一种圆锥形变幅杆弯曲振动固有频率的计算方法。先忽略剪切变形和惯性矩作用,基于Euler-Bernoulli杆理论求解出固有频率初值,再计入二者的作用进行弯曲振动固有频率的修正。应用有限元分析法和模态实验测试对该方法进行了验证,理论结果与实验结果相吻合,误差在5%以内。基于该方法编写了程序,实现了弯曲振动变幅杆结构的主动设计。     

带有边缘径向裂纹的固支圆板湿模态分析

基于Rayleigh-Ritz法,分析了置于无限大障板中、单面临水、带有边缘径向裂纹的固支圆板的固有频率和振型.引入角函数对裂纹的影响进行描述,采用薄板假设计算裂纹深度等于板半径的边缘径向裂纹圆板振动的最大动能和最大势能;在无旋、无粘、不可压和板微幅振动的假设条件下,采用速度势描述水体运动并获得了由位移基函数表达的附加动能,并通过Rayleigh-Ritz过程获得流固耦合振动系统的特征矩阵,进而求得湿模态对应的固有频率和振型.结果表明,固有频率降低率整体上随模态阶数的增大而减小,而干、湿模态振型的差别则整体上随模态阶数的增大而增大;水体对对称模态和反对称模态的影响有明显的区别.计算结果与ANSYS数值仿真的结果符合的较好.     

一个基于优化的有限元模型修正方法

本文提供了一个基于一阶搜索优化的有限元模型修正方法。它只需利用结构模态试验的部分固有频率，就能获得较精确的有限元模型。文中附有某无人机上垂尾有限元模型修正的实例。根据上垂尾前二阶试验的固有频率，采用本文方法，对有限元模型进行了修正。修正后有限元模型的前二阶固有频率与试验值的相对误差在2．35％以内，而第三阶固有频率与试验值的相对误差仅为5．81％。它不仅大大地缩小了用修正前有限元模型算得的固有频率与试验值的相对误差，而且还能较精确地预测无试验结果的高阶固有频率值。