卫星相机快门装置的谐响应分析

快门装置是卫星相机的关键部件,不仅要保证其运行强度可靠性,而且要保证成像清晰,因此要求快门装置保持极高的运动精度。为了研究卫星相机快门装置动态性能,对快门装置进行了谐响应分析,分别得到了快门装置关键点沿快门装置虚拟轴X、Y、Z方向的位移谐响应曲线。在有限元建模中采用以弹簧单元代替滚珠的滚动轴承部件的简化建模方法。根据分析结果讨论了快门装置的谐响应特性,为验证和改善快门装置的动态性能提供了一定的参考依据。     

高耸塔式结构动力特性设计与测试

为了满足上置设备工作需要,高耸塔式结构基频要大于某一给定数值。通过对结构基频计算公式和结构变形曲线分析,增大结构基频应以降低结构顶部质量和提高结构底部刚度为主的频率调整基本原则。基于空间有限元理论,通过模态分析获得了结构的频率和振型。利用环境激励下结构振动模态参数识别方法对雷达塔进行动力检测。采用模态识别法求出结构的前三阶频率、振型和阻尼值。引入模态置信因子和标准化模态差准则,对计算振型数据和实测振型数据进行分析比较,以验证有限元计算的准确性。该研究成果为深入研究高耸塔式结构频率调整、准确预测结构的动力响应提供可靠依据。     

基于汽车座椅导轨试验模态的结合部刚度优化

汽车座椅导轨结合部的刚度决定着导轨的主要动态特性。以某型号汽车座椅导轨为研究对象,运用有限元分析和模态试验方法对导轨结合部刚度进行优化。在导轨有限元模型中,用刚度阻尼单元模拟钢珠与导轨内外轨之间的接触。以试验模态固有频率作为目标,弹簧刚度作为设计变量,运用优化软件OptiStruct优化接触部的等效刚度。用优化后的等效刚度参数对导轨进行重新建模,结果表明该方法能够提高有限元动力学模型的建模精度,较好地解决了结合部建模时动力学参数的获取问题。     

大型卷板机上梁的模态分析与结构优化设计

在保证大型卷板机上梁结构力学特性的前提下,对上梁结构进行了简化,建立了有限元模型。通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到上梁的各阶模态频率和振型,为动态设计提供了参考。对不合理结构进行优化设计,以提高上梁本身的固有频率,使上梁结构刚度更趋合理。总结提出提高结构模态频率和振型的措施。     

1.2m望远镜次镜支撑结构设计

研制了一个用于1.2m望远镜的次镜支撑结构,以满足其对刚度和伺服系统带宽的要求。首先,对影响主镜遮拦和支撑系统刚度的四翼梁进行研究。使用动力学建模方法,初选四翼梁结构的参数。然后在ANSYS中建立有限元模型,进行静力学和模态分析。最后,使用试验模态分析法测试设计的支撑结构。有限元分析显示,设计的结构受重力影响会引入0.004 2λ的切向彗差,第一阶模态频率约为57.2Hz。试验模态分析显示,系统第一阶谐振频率为54.1Hz,与理论分析和有限元分析结果一致。实验结果与仿真结果对比后显示:归一化的振型向量中叶片结构振幅较小时,实验模态较难提取,且实验结果略小于有限元分析结果,最大相对误差约为7%。设计的次镜支撑结构遮拦小、刚度好,满足使用要求。     

小方坯连铸机振动装置支撑梁的设计与分析

采用钢结构梁作为振动装置支撑梁,不仅结构简单,而且方便实用.文中根据连铸机振动装置支撑梁的设计,采用有限元方法对其强度、刚度进行计算,并分析了支撑梁的模态,得到结构合理的振动装置支撑梁.     

基于有限元分析的修整装置设计

基于CAE有限元分析方法对砂轮修整装置进行自由模态和约束模态的分析,建立了考虑磨床修整装置的有限元分析模型。对安装修整装置的砂轮罩两侧盖板进行了分析,计算了结构的固有频率和振型,得到了低阶固有频率下的振型与激励力不关联,由此避免了设计结构在工作中出现共振,改进了薄弱环节,增强了磨床后置式修整器的刚度,有效地提高了工件的加工精度.     

平板裂缝天线的有限元简化模型及模态分析

介绍了一种简化的平板裂缝天线有限元建模方法.以某天线为例,应用这种方法建立了有限元模型,进行了模态分析并与试验结果进行了比较.结果表明这种建模方法降低了模型的复杂程度,提高了计算效率,对平板裂缝天线的动力学分析有一定的指导意义.     

某商用车仪表板横梁模态和静刚度分析

对某商用车仪表板横梁(cross car beam,CCB)有限元分析过程进行研究,提出了仪表板横梁模态有限元分析的简化方法,并根据仪表板横梁设计规范,对仪表板横梁进行模态分析和静刚度分析,同时对未满足仪表板横梁设计规范要求的结构进行优化和加强,使之满足设计规范要求后,在试验条件不足的情况下,通过简易的仪表板横梁模态试验和静刚度试验,来验证仪表板横梁有限元模型和带上各个内饰件后仪表板横梁的一阶整体模态仿真结果的准确性,为整车强度、刚度和碰撞等仿真分析提供准确的仪表板横梁有限元模型。     

液压挖掘机工作装置有限元分析

以某液压挖掘机工作装置为研究对象,针对现有动臂、斗杆独立简化分析存在的问题,基于斗杆挖掘工况对动臂进行应力测试。运用三维建模软件Catia以及有限元分析软件Hypermesh、Abaqus对工作装置整体进行几何建模与有限元结构应力分析,用实测应力值验证工作装置有限元模型的有效性。结果表明,实测应力与有限元计算应力变化趋势一致,反映了工作装置整体的静应力特性,为工作装置进一步结构优化设计提供了参考依据。     

主轴单元参数化建模、分析与优化设计

为实现主轴单元静动态特性的快捷分析,本文提出了主轴单元有限元建模基本参数的概念,建立了主轴单元通用有限元简化模型。以某厂新型五面体加工中心主轴单元为研究对象,利用简化模型得到了主轴单元的静刚度和前十阶模态。与简化前的分析结果比较,证明了简化模型的正确性。分析了不同轴承预紧工况下前两阶固有频率的变化,通过对主轴单元进行动态优化设计,使一阶固有频率提高了32.2%,主轴重量减少了42.9%。     

基于ANSYS的磁悬浮挠性转子模态分析与设计

以一台磁悬浮挠性实验转子为例,结合ANSYS软件,探讨了磁悬浮挠性转子的模态设计方法,研究了支承刚度对转子模态频率和模态振型的影响,在此基础上,分析了过临界转速的磁悬浮挠性转子支承刚度的设定原则,并给出了磁悬浮实验转子的合理支承刚度范围。研究表明：影响转子模态可观性和可控性的一个重要因素是径向磁力轴承转子和位移检测环的长度之和与转子总长度的比值;支承刚度除了影响转子的模态频率外,还影响转子的模态振型,并且当支承刚度高到一定程度后,模态的可控性和可观性严重恶化,甚至可能导致磁悬浮转子过临界转速时失稳。     

LED粘片机偏心轴的模态分析

通过Pro/E5.0和ANSYS13.0进行偏心轴的建模与模态分析,计算偏心轴的固有频率和振型,了解其在高速工况下的动态特性问题.利用ANSYS软件中Combin 14单元模拟轴承的简单刚性约束.针对轴承刚度的不确定性,分析了偏心轴在不同刚度下的前八阶固有频率和振型,确保了模态分析结果的可靠性,有效地预估结构的振动特性,为选择电机参数提供依据,并为谐响应分析及瞬态分析奠定基础.     

利用模态技术分析伺服转台内框架设计的合理性

利用有限元法对超低速转台内框架进行了模态分析 ,并对有限元结果进行了试验验证 ,进而分析了结构设计合理性 ,较好解决了精密转台不宜进行常规模态试验的问题。在简述了转台内框架结构基础上 ,首先对有限元模态分析中模型建立方法进行了描述。分析了角接触球轴承支承刚度的求解方法 ,并提出在有限元中用合成刚度模拟实际轴承的支撑作用 ;描述了内框架有限元建模相关问题的处理方法 ;其次 ,给出了有限元分析结果 ,并在不破坏机械结构精度的前提下 ,利用模态试验对有限元分析结果进行了验证 ;最后 ,利用有限元结果分析了机械结构设计的合理性。本文通过对内框架模态分析研究证明了结构设计是合理性。     

Coach simplified structure modeling and optimization study based on the PBM method

For the coach industry, rapid modeling and efficient optimization methods are desirable for structure modeling and optimization based on simplified structures, especially for use early in the concept phase and with capabilities of accurately expressing the mechanical properties of structure and with flexible section forms. However, the present dimension-based methods cannot easily meet these requirements. To achieve these goals, the property-based modeling (PBM) beam modeling method is studied based on the PBM theory and in conjunction with the characteristics of coach structure of taking beam as the main component. For a beam component of concrete length, its mechanical characteristics are primarily affected by the section properties. Four section parameters are adopted to describe the mechanical properties of a beam, including the section area, the principal moments of inertia about the two principal axles, and the torsion constant of the section. Based on the equivalent stiffness strategy, expressions for the above section parameters are derived, and the PBM beam element is implemented in HyperMesh software. A case is realized using this method, in which the structure of a passenger coach is simplified. The model precision is validated by comparing the basic performance of the total structure with that of the original structure, including the bending and torsion stiffness and the first-order bending and torsional modal frequencies. Sensitivity analysis is conducted to choose design variables. The optimal Latin hypercube experiment design is adopted to sample the test points, and polynomial response surfaces are used to fit these points. To improve the bending and torsion stiffness and the first-order torsional frequency and taking the allowable maximum stresses of the braking and left turning conditions as constraints, the multi-objective optimization of the structure is conducted using the NSGA-II genetic algorithm on the ISIGHT platform. The result of the Pareto solution set is acquired, and the selection strategy of the final solution is discussed. The case study demonstrates that the mechanical performances of the structure can be well-modeled and simulated by PBM beam. Because of the merits of fewer parameters and convenience of use, this method is suitable to be applied in the concept stage. Another merit is that the optimization results are the requirements for the mechanical performance of the beam section instead of those of the shape and dimensions, bringing flexibility to the succeeding design.     

基于测试与仿真的机床整机动态特性分析

建立数控机床整机系统有限元模型,对于预估和优化机床的性能有着重要的意义。但是,由于整机系统结构复杂以及存在各种形式的结合面,因而很难直接建立反映实际的有限元计算模型。文中以沈阳机床集团某立式加工中心为例,研究了数控机床整机系统有限元建模方法。首先,在保证力学关系不变的情况下,对整机系统进行了物理模型的简化。其次,在有限元模型的固定和滑动结合部中引入接触区域分布设置弹簧来模拟结合面的法向和切向刚度。最后,以测试的模态参数为基准,修正不准确的有限元模型,使模型的频率误差小于15%,得到可以反映实际动态特性的有限元模型。     

全柔性机器人机构结构动力学分析方法研究

全柔性机器人机构是一种新型机构,多用于高精度的场合。由于其动力学性能会影响其终端的定位精度,因此,有必要对其结构动力学进行研究。具体将全柔性机器人机构作为结构体,分别采用理论简化建模、有限元和试验测试三种方法对其进行了结构动力学方面的研究,并进行了实例分析。首先通过理论简化建模计算出全柔性机器人机构的固有频率,采用商用有限元软件对该机构进行了模态分析,并对该机器人的模态频率进行了试验测试。有限元分析及试验结果均表明了简化模型计算结果有一定的精度。     

工具磨床液体静压轴承主轴系统的动态特性研究

为了对某型号的工具磨床主轴系统进行有限元建模,采用三组周向均匀分布的四个弹簧-阻尼单元C0MBIN14模拟液体静压轴承,每个单元刚度值为其理论值的1/3。分别对主轴的单轴与主轴-轴承系统进行模态分析,得到各自对应的前十阶固有频率、振型,并对单轴进行锤击法模态试验,获得临界转速,验证了主轴系统结果设计的合理性。     

安装中央制动器的变速器后壳改进设计与仿真

为了满足直接安装中央制动器的要求,对原有变速器后壳进行了结构改进设计,并利用有限元法校核了改进后的壳体静力学强度与刚度.通过模态仿真分析,比较了原方案与改进后方案的模态振动特性.分析结果表明,改进后的壳体能承受制动器制动力矩的作用而不会发生损坏,自由模态频率较原方案略有提高,约束模态频率远高于变速器受到的激振频率.该变速器后壳具有良好的静态、动态特性,满足实际使用需求.     

多约束状态下重载机械式主轴有限元建模及模态分析

重载机械式主轴是重型数控(Computer numerical control,CNC)机床摆角铣头的关键功能部件,具有大功率、大扭矩特点,用于加工大型复杂曲面零件。其有限元建模及模态分析的准确性是主轴进一步动力学分析的基础。基于Timoshenko梁理论建立重载机械式主轴的运动方程,采用有限元法得到主轴的矩阵形式的动力学方程;在有限元软件中分别以实体单元和梁单元对主轴进行有限元建模,对轴承以Combin14弹簧单元建模,并以自由模态和实际工况约束条件下进行重载机械式主轴的模态分析;根据轴承型号计算轴承的径向刚度,作为重载主轴模态分析中弹簧单元的刚度参数;进行主轴锤击模态试验,验证重载机械式主轴多约束状态下模态分析建模及仿真结果的正确性。研究表明,把主轴考虑为Timoshenko梁单元和Beam188梁单元进行主轴有限元建模和模态分析时,结果更为准确,弹簧约束梁方式更符合实际情况。研究结果为重载机械主轴系统的进一步优化设计和精度控制提供依据。