声振耦合对薄壁圆柱结构动力特性的影响

声振耦合是航空航天飞行器在运行过程中备受关注的问题.针对具有代表性的薄壁圆柱结构,建立声场-结构直接耦合的三维动力学模型,其中结构和声场分别采用实体有限元和三维声单元剖分,并且采用无限元模拟自由声场边界.通过理论和数值分析研究声场中薄壁圆柱结构的模态、幅频响应、相频响应等振动特性的变化规律,讨论声振动对结构动力特性的影响及机理.研究发现声场在大多数情况下降低了结构的固有频率,在低频段声振动相当于给结构增加了附加质量,但是在高频段,声振动和结构阻尼的影响比较相似.随着声场流体密度增大,结构的大多数固有频率值明显减小,结构响应幅值在低频段增大,在高频段减小.声速对声场模态有显著影响,但是对结构模态频率的影响不大.     

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。     

航空发动机预旋喷嘴振动疲劳特性研究

通过对航空发动机预旋喷嘴开展有限元计算和试验验证,研究了预旋喷嘴模态特性和高应力下疲劳特性。研究结果表明,预旋喷嘴模态振型呈现整体呼吸花瓣振型,振型花瓣数由少到多按照模态频率由低到高进行排列;固有频率及振型有限元计算结果和试验结果基本一致,固有频率相差1.4%,模态置信度达到0.95;依据有限元计算结果布置应力和加速度测点,高应力下预旋喷嘴试验件高周疲劳寿命达到1E7。     

单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒件模态测试

针对薄壁圆筒构件模态测试的需求,提出了基于单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试方法。根据纯模态分析理论,在研究两端固定细弦自由振动的基础上,理论上建立了单点激光测振仪在两端固定的自由振动细弦上做连续扫描所得的振动信号和弦的模态振型之间的关系,研究了并提出了激光测振仪输出信号的处理方法。搭建了单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒构件模态测试平台,对薄壁圆筒构件进行了模态实测,获得了薄壁圆筒构件前五阶固有频率和相应的模态振型,并对测试结果进行了有限元模态分析验证。结果表明,模态振型一致,固有频率误差在5%以内,证明了提出方法的正确性和有效性。     

燃烧室热-声-结构耦合特性研究

航空发动机燃烧室的热释放、声波动以及流体扰动与结构振动之间的耦合作用对结构破坏产生重要影响。应用有限元分析软件建立数值模型,从能量角度分析了热声耦合产生的根源及其作用机理,建立了热-声-结构单向耦合机制,完成了燃烧室薄壁结构预应力模态分析、谐响应分析与谱分析,得到了耦合条件下的结构动力学特性。通过试验数据与模拟结果的对比研究,得出耦合作用产生的根源为燃烧不稳定性,火焰波动对速度场、压力场、密度场等的形成与发展具有重要影响;热载荷对结构振动影响较大,且对高频段影响比低频段大;声压力载荷对结构振动影响较小,且在某些频率下使结构振动频率减小。工作对燃烧室设计等具有重要实际价值。     

焦炭塔结构的固有频率和振型研究

在传统的直立塔设备固有频率和振型的计算中,将塔设备简化为悬臂梁计算模型,但实际塔的薄壁圆筒结构与梁模型不符,为此对焦炭塔建立有限元分析模型进行模态分析,得到焦炭塔的固有频率和振型,计算分析表明,由于焦碳塔特殊的结构特点使得焦炭塔的振动特性与传统大型直立设备简化为悬臂梁计算模型所得振动特性相比有所不同,因此焦炭塔结构的计算中涉及到高阶振型与固有频率时,不宜简化为悬臂梁计算模型。     

某轻型火炮高平机模态分析

采用有限元法和软件ANSYS Workbench建立了某轻型火炮高平机的有限元模型,通过对高平机结构的模态分析得到了其固有频率和振型。与外部激振频率的比对评估显示,高平机前6阶模态固有频率相对较高,且在路面激励、发射引起的激振共振频率范围之外。研究结果表明高平机满足动态特性条件,这为后续进行高平机的设计改进和振动特性优化提供了依据。     

倒装键合机复杂钣金件试验模态分析

钣金件是机械产品结构中重要的组成部件,属于轻质量薄壁件,常用作框架的蒙皮或连接。在工程应用中,钣金件常因外部激励而产生振动和噪声辐射。针对传统模态试验中传感器的附加质量对薄壁件影响较大,采用了非接触激光测振技术。简单介绍了模态测试理论与多普勒激光测振原理,给出了试验模态流程和方法。采用单点激振多点拾振(SIMO)的方法,得到钣金件自由状态下的低阶固有频率和振型。试验结果显示,钣金件一阶固有频率为131.25Hz,高于外部激振频率,不会产生共振现象,有着较好的动力学特性。     

CK1440型数控车床床身动态特性分析

基于ANSYS有限元分析软件对数控车床床身底座部件进行了计算模态分析,研究该机床部件的动态特性,获得CK1440数控车床床身低频段的固有频率和振型.通过对各阶模态振型的分析,找出床身结构的薄弱环节,为结构优化设计提出改进措施.     

龙门立式加工中心模态分析

针对立式加工中心的特点,设计开发了具有龙门结构的三轴立式加工中心,并提出其扩展为四轴加工中心和五轴加工中心的实施方案。利用有限元的方法,进行了龙门立式加工中心的模态分析,计算了各阶模态和振型。采用力锤对机床样机进行模态试验,测得各阶固有频率和振型等模态参数。采用有限元分析计算和试验测试的方法获得的机床基本振型大致相同,固有频率结果一致性良好,床身及立柱稳定,薄弱点为主轴箱与X轴滑板的连接处。     

基于ANSYS的数控机床7∶24锥度工具系统模态分析

为了分析数控机床7∶24锥度工具系统在高速旋转的振动特性,基于UG-NX5造型软件平台构建了7∶24锥度工具系统三维几何模型,并根据实际工况建立有限元模型,利用ANSYS软件对施加有位移约束的有限元模型进行了前六阶模态分析,得出固有频率和振型,为数控机床7∶24锥度工具系统的动力特性设计和模态实验分析提供了重要的依据.     

振动流化床干燥机的振型分析

为了研究LHZC6/60型振动流化床干燥机主要模态的特性,对干燥机进行简化,建立有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS对干燥机进行了模态分析,求出干燥机的前8阶固有频率和振型图。通过分析干燥机的振型图得到振动流化床干燥机的动态特性和其结构的薄弱环节,这为该机结构的改进设计和动态分析提供了理论依据。     

柴油机前端齿轮室总成异响源识别分析与改进

针对柴油机前端齿轮室总成在常用转速下产生异响的问题,采用EEMD小波时频分析方法进行了异响源的识别分析;通过整车定置试验和台架试验分析,提取了异响源的时频特征;通过有限元模型仿真分析,计算了齿轮室总成结构的约束模态频率和振型。综合上述分析结果发现,异响原因是壳体件结构局部刚度不足引起的系统共振。通过改进齿轮室总成结构,提高了固有频率,消除了齿轮室总成异响。     

基于ANSYS的制动盘模态分析

制动盘作为盘式制动器的关键部件,在制动过程中发生的振动对其工作性能有较大的影响,为了准确把握其振动性能特性,采用有限元方法建立制动盘部件有限元模型,并对其进行自由模态分析和约束模态分析,研究得到了制动盘前六阶固有频率和振型,并确定了制动盘的薄弱模态,研究结果为制动盘的选材和设计提供了一定的理论参考。     

机床整机系统振动特性分析

将现代振动测试手段和有限元模态分析技术相结合,对新研发的立式加工中心0540d整机系统进行振动特性分析。用有限元计算方法对新研发的产品整机进行动态性能预估,掌握机床加工区域的振型及系统的固有频率。在该数控机床生产安装完成后对整机进行振动模态测试,把实验得到的模态参数与有限元计算值进行对比验证。结果的对比分析表明,有限元模型的振型与实验基本一致,计算得到的固有频率与测试频率误差在16%之内。说明该有限元模型可以真实地反映实际动态特性的,同时也可以对研发的新产品进行动态特性预估分析。     

NX环境下齿轮轴的模态分析

针对齿轮轴的结构特点,运用有限元方法建立了齿轮轴的有限元模型,进行了模态分析,给出了齿轮轴的前10阶的固有频率和振型,并对频率和位移响应态进行了分析,指出位移变形最大发生部位,为齿轮轴的优化设计提出建议与改进措施。     

树脂混凝土在大型数控龙门平面磨床上的应用

为进一步改善某大型数控龙门式平面磨床的动态性能,对该平面磨床整机进行了有限元建模和复特征值分析,重点分析了该机床的前十阶固有频率、模态阻尼比以及振型,通过对各阶振型的分析,找出了机床动态特性薄弱部件——立柱。针对性地设计了2种浇注树脂混凝土结构的立柱,并再次对新设计的浇注树脂混凝土结构立柱的整机进行了有限元建模和复特征值分析,从计算出的结果看。动态特性效果改善明显。所做工作对机床结构的设计有一定的指导意义。     

高速旋转状态下齿轮轴系耦合的模态分析

提出了一种用ANSYS分析齿轮轴系耦合模态的新方法,以齿轮箱齿轮转动系统为研究对象,根据转子动力学基本理论和齿轮啮合原理,建立了高速工作状态下转动轴系的有限元动力学模型。模拟某齿轮箱转动轴系实际工况,采用ANSYS中MPC方法对齿轮接触进行解算,得到齿轮低阶固有频率和主振型,并通过与静止状态下分析得到的固有频率进行对比分析,运用此方法可以在传动系统设计时避开齿轮箱啮合工作频率,避免由机械共振造成的整机故障,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。     

仿生微扑翼飞行器的翅翼设计与优化

提出了微扑翼机构翅翼的共振激励放大驱动机理及其对翅翼的振动模态要求,并依据该机理用有限元方法研究了微扑翼飞行器的仿生翼设计和优化问题。通过对3种仿昆虫翅翼的模态分析,总结出能够满足共振激励要求的翅翼外型和翅脉布局,建立了参数化的自定义仿生翼模型。在此基础上,以翅翼的展弦比和翅脉关键点的坐标为主要参数,使用有限元优化方法,对仿生翅翼的模态优化进行了初步探讨。文中的建模、分析方法和结论对微扑翼飞行器的分析、设计和应用提供了一定的理论依据。     

基于有限元的模块化振动料斗动态分析

对振动料斗进行模块划分和有限元建模,运用有限元分析软件ANSYS对该模型进行动态分析,计算出振动料斗的固有频率和振型,以及对正弦激振的响应曲线。实际应用效果表明,该方法可有效地指导振动料斗的设计和调试。