发动机排气歧管模态分析

振动疲劳能够引起排气歧管的失效,发动机和车身的激励频率与排气歧管的固有频率相近,会产生共振,这种共振会增大排气歧管的振动幅度,导致其加速断裂破坏;模态分析作为研究结构振动特性的常用手段,其分析的核心内容就是确定固有频率、阻尼比及振型等模态参数;本文针对排气歧管进行模态分析的目的是为了获得排气歧管的固有频率,进而能够确定引起疲劳破坏的最大激励频率,避免发动机排气歧管共振情况的发生。     

某车型引擎盖模态分析及优化

为了使引擎盖的固有频率避开汽车发动机的工作频率,需要对引擎盖的模型进行分析。以某车型的引擎盖作为研究对象,将引擎盖的CAD模型导入Hypermesh软件中,得到该引擎盖的有限元模型,依据模态分析理论进行模态仿真;采用多点激励单点响应的办法,通过力锤敲击法获得引擎盖试验模态。将仿真结果与试验结果进行对比可知,除第一阶固有频率误差稍大外,2-5阶的试验结果与仿真结果保持了很好的一致性;1阶振型为引擎盖的弯曲振动,2-5阶振型为引擎盖的局部振动,前五阶振型的形态基本相同。通过比较试验模态和仿真模态,验证有限元模型的正确性。在匀速工况下,发动机对引擎盖的激振频率为100±1.67 Hz,与引擎盖的第五阶频率比较相近,为了避免共振的发生,需要对引擎盖的模态进行优化,提高整车动态感知水平。     

汽车扭力梁后悬架模态分析

在汽车行驶过程中汽车扭力梁后悬架结构容易出现振动疲劳现象。采用模态试验法对扭力梁后悬架进行有限元静模态分析,获得其在自由状态下的模态参数,包括固有频率和相对应的振型。在试验系统中根据扭力梁后悬架的结构选择合适的悬挂方式、悬挂点、激励、激励点和参数识别方法,测定扭力梁后悬架的自由模态频率。将模态试验获取的扭力梁后悬架结构前八阶自由模态频率与有限元分析结果进行对比,验证扭力梁后悬架有限元分析的准确性。结果有助于扭力梁后悬架结构设计与疲劳分析。     

基于CFD船式拖拉机船壳优化与设计

船式拖拉机在作业过程中产生摩擦阻力和兴波阻力,其严重影响工作性能和种苗的播种质量。为了降低船式拖拉机在水田行走过程中的阻力通过旋转流变仪试验测定泥浆参数,基于CFD算法建立VOF流体体积函数的空气和泥浆双相流的船体滑行模型,研究船式拖拉机的前进速度对摩擦阻力和兴波阻力及波高的影响。研究表明,摩擦阻力和兴波阻力及波高随速度增大而增大;当凹弧船壳前进速度为2 m/s时,凹弧船壳相对于平船壳船首和船尾兴波高度分别降低0.047 m和0.025 m;减阻率为5.3%的结论。     

某叶片式机油泵固有频率特性分析与试验

建立了某型叶片式机油泵的有限元模型,分别对自由模态和约束模态的前6阶固有频率和振型进行了仿真分析,发现在泵体与泵盖连接处及限压阀附近振动变形较大。将模态分析结果与发动机激振频率及链轮啮合频率进行比较,分析出在发动机转速为5 000 r/min时机油泵第1阶固有频率与链轮啮合频率相近,在此工况下会发生共振现象。对叶片式机油泵进行了模态试验,仿真得到的固有频率与试验测试得到频率吻合良好,证明仿真模拟结果能够反映机油泵的实际工况,为叶片式机油泵振动特性分析及产品设计提供了依据。     

摆线转子式机油泵模态分析及试验

为评价某型摆线转子式机油泵结构的动态特性,建立了该型机油泵的有限元模型并进行模态分析,得到自由模态和约束模态的前六阶固有频率和振型。发现振动变形较大位置出现在转子工作区域和泵体出油口位置。将固有频率与转子啮合频率、发动机激振频率、转轴偏心振动频率进行对比,发现不会产生共振。通过模态试验,得到摆线转子泵的试验频率与仿真结果具有较好的一致性,验证了仿真结果的可靠性。为摆线转子式机油泵系统的振动特性分析,减振降噪和结构优化设计提供了依据。     

航空涡轮发动机曲轴的动静态仿真分析

涡轮发动机曲轴的性能对飞机工作平稳性的影响较大,以某航空涡轮发动机曲轴为研究对象,将Solid Works软件中创建的三维模型导入ANSYS Workbench软件进行动静态仿真与分析,得到曲轴的静力性能图和应力-寿命曲线,确认曲轴右端第二轴颈出现应力集中和疲劳寿命最小值,容易受破坏。通过模态分析得到曲轴约束状态下的前六阶固有频率与主振型,表明曲轴在前四阶为单一振动,在后两阶出现弯扭耦合振动。由谐响应分析得出外界激励力频率与第一阶固有频率接近,进而产生共振,出现最大振幅。通过动平衡试验验证了仿真分析的正确性,为航空涡轮发动机曲轴的材料选择与结构改进提供了理论和试验依据。     

基于动态特性的车架再设计

应用三维CAD软件建立车架的模型,通过接口输入动力分析软件,定义模型的材料、实常数以及约束情况等,对模型进行离散化,建立有限元模型,求解得到模型的前5阶模态参数.与利用试验模态法测试得到的前5阶模态参数吻合程度较好,两种方法均得到与发动机怠速时的激励频率25Hz很接近的-阶固有频率24.7Hz且振型为底板绕Y弯+墙板绕Z弯.为了避开此激励频率,利用修改后的有限元模型对车架进行结构修改,使得车架-阶固有频率与发动机怠速时的激励频率25Hz有了较大的偏移.     

机夹式球头铣刀有限元及试验模态分析

针对加工过程中机夹式球头铣刀振动控制和铣削稳定性优化等问题,基于通用有限元软件ABAQUS建立了机夹式球头铣刀的有限元模型,对其模态特性进行有限元分析,给出了前6阶固有频率和振型;同时采用锤击激振法对球头铣刀进行了模态试验,应用模态参数识别的新技术PolyMAX方法对试验结果进行了处理,获得了模态参数识别稳态图,拾取了可能的模态频率,并将所得试验结果与有限元模态分析结果作了比较,计算了仿真值与试验值之间的误差,分析了出现误差的主要原因。研究结果表明,有限元模态分析结果与模态试验结果相吻合,模态频率误差在13%以内,较好地反映了结构的物理特性,同时验证了有限元模型的合理性,分析结果为球头铣刀振动控制和铣削稳定性研究提供了依据。     

某轿车排气系统模态分析及动态特性评价

为评价某轿车排气系统的动态特性,根据排气系统实物建立其三维实体模型,利用有限元分析软件对它进行约束模态分析,得到其前5阶模态参数,发现前两阶模态能很好地避开发动机激励,但是后3阶模态固有频率对应的发动机转速为常用发动机转速,容易产生共振。