驻波管材料性能对隔声量测量影响有限元分析

利用商业有限元软件,建立了数值模拟驻波管法测量材料的有限元模型,通过与实验结果和理论解对比,探讨了驻波管材料的杨氏模量、泊松比、密度三个物理量分别对于隔声量测量的影响。结果表明,驻波管材料参数中对隔声量计算影响最大的因素是杨氏模量,当驻波管材料的杨氏模量为待测样品材料的杨氏模量的15倍以上时,测量结果才比较可信;杨氏模量较小时,泊松比和密度对结果有一定影响,杨氏模量足够大时,泊松比和密度的影响可以忽略。     

离心压缩机叶轮材料属性失谐对其振动局部化的影响研究

为研究离心压缩机叶轮材料属性失谐对其振动局部化的影响,将叶轮材料的3个代表属性杨氏模量、泊松比和密度,使用正态分布函数生成随机序列.通过有限元方法,将其赋值于叶轮单元体,获得正态失谐分布.进一步,利用ANSYS软件,对叶轮由于材料属性失谐导致的振动模态局部化现象特别是固有频率的影响进行数值分析.研究发现,随着失谐幅值的...     

材料和几何形状对变幅杆固有频率的影响研究

超声复合加工的加工能力与变幅杆的振动特性有关,为了提升材料利用率,利用模态分析法对四种常用几何形状,及铝合金、钛合金和45钢三种材料的变幅杆进行了模态分析。结果表明：在理想轴向振动模态下,四种几何形状中,指数形的固有频率最高,其中钛合金指数形变幅杆的仿真频率与设计频率最接近;铝合金圆锥形变幅杆的频率与泊松比、密度呈负相关,与弹性模量的呈正相关;四种几何形状中,阶梯形变幅杆固有频率范围最宽,圆锥形变幅杆最窄。对于需要频繁更换工具头的超声系统可选用固有频率的范围较大的45钢阶梯形变幅杆。以上结论为超声复合加工中变幅杆选材提供了参考。     

基于虚拟材料层的滑动结合部动态特性建模方法

由于弹簧阻尼单元模拟结合部动态特性的方法存在的缺陷,提出采用虚拟材料层和多点约束技术对滑动导轨系统建立有限元模型,并在ANSYS中完成模态分析。通过分析虚拟材料层的材料属性参数(弹性模量、泊松比、密度)和结构参数(虚拟材料层厚度)对滑动结合部动态特性的影响,得到可供工程应用的3个优化设计变量,并将优化结果与试验模态分析结果进行了比较。研究表明,有限元模态计算的固有频率与试验结果误差低于8%,为实际工程应用提供了一种可靠的建模方法。     

基于试验模态的摆线齿轮有限元模型修正

精确的高质量有限元模型是进行结构动力学仿真的关键。基于Pro/E软件建立摆线齿轮参数化模型,通过初始有限元模态仿真和试验模态的结果对比,分析差异性原因,利用Hyperworks软件的参数优化功能,建立一个以固有频率的相对误差为修正目标,以结构的弹性模量、密度和泊松比等材料属性为修正参数的动力学优化问题。修正结果表明,摆线齿轮前六阶固有频率的最大相对误差由4.11%降为2.28%,有限元模型精度得到大幅提高,更加真实地反映结构特征,为进一步结构动态响应预测以及动态设计提供准确的模型基础。     

黏合剂的性质对单搭压印连接横向自由振动的影响

采用三维有限元软件ANSYS分析了黏合剂性质的改变对两板单搭压印连接横向自由振动的影响。介绍了模型的构成及性质、有限元模型和模态分析中前八阶横向自由振动的振型。根据黏合剂不同的杨氏模量与泊松比的组合,分析了当黏合剂的杨氏模量和泊松比变化时,对两板单搭压印连接的固有频率和振型的影响。得出结论:随黏合剂杨氏模量的增加,横向固有频率有显著的增加,而黏合剂的泊松比对其影响较小;奇数振型时,搭接处的几何尺寸对单搭压印连接的动态响应有较大的影响;偶数振型几乎没有影响。     

基于响应面法的负泊松比蜂窝芯结构多目标优化

以负泊松比六边形蜂窝芯结构为研究对象,以提高蜂窝芯结构抗振能力和尽可能减小其结构质量为研究目标,运用响应面理论模型,建立了蜂窝芯结构的低阶模态固有频率的近似显式表达式;采用加权系数法,将固有频率和结构质量的多目标优化问题转化为单目标优化,结合遗传算法进行目标优化。具体算例表明,参数优化后的蜂窝芯结构固有频率提高了25%,结构质量减小了10%,这为超弹性蜂窝蒙皮结构设计提供了很好的依据。     

考虑固有频率最大化的快速反射镜结构系统拓扑优化设计

基于变密度拓扑优化方法和分段插值材料模型，文中提出了面向快速反射镜结构系统固有频率最大化的拓扑优化数学模型，解析推导了结构固有频率相对于伪密度设计变量的灵敏度。在不同多点固定力学条件下，开展了快反镜支架的拓扑优化设计，得到了不同的固有频率优化迭代曲线和结构拓扑构型。基于拓扑优化结果，进行了快反镜结构系统的三维模型重构，通过有限元模态分析结果可知，快反镜结构系统的固有频率得到较大的提高。     

行波管模态分析与有限元模型修正

行波管的工作环境恶劣,其结构的振动特性对寿命及可靠性有着重要影响。应用有限元分析软件对行波管进行模态分析,并通过模态试验实测了行波管的模态参数,得到行波管前四阶固有频率和振型。对比分析仿真和试验结果,仿真计算的模态频率偏高。应用Kriging模型构建固有频率与材料参数的关系,将试验结果作为目标进行材料参数修正。修正后的仿真模型的计算精度有了大幅度提高,行波管结构的固有振动特性得到更加真实地反映,为进一步研究其动力学特性提供了更加准确的模型基础。     

定梁式龙门磨床龙门架组件力学特性分析

龙门架力学性能关系机床加工质量,首先利用三维设计软件建立大型龙门磨床龙门架组件,创建有限元模型并进行静力学分析和模态分析,从而得到结构应力和变形结果,分析各阶模态固有频率与振型,从而评价结构设计合理性,为龙门磨床设计与改进提供重要理论依据。     

复合材料率相关本构模型的研究

在不同温度环境下,利用ＭＴＳ材料试验机,在中等应变速率（１／ｓ）下,对玻璃布－环氧层板的动态力学性能进行了实验研究,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数;对该层板材料在不同温度、不同应变速率下的应力应变曲线和破坏过程进行了分析讨论。根据实验数据,拟合了玻璃布－环氧层板材料的本构关系     

程长控制镜温度效应及耦合场分析

程长控制镜是保持环形谐振腔腔长稳定的重要器件之一,温度变化引起的热形变直接影响环形谐振腔的光路形状和光束质量。首先利用ANSYS软件建立了程长控制镜的有限元仿真模型,分析了不同温度条件下程长控制镜的温度场及耦合场,得到了程长控制镜反射镜面中心形变量云图,对变温条件下程长控制镜反射镜面中心形变规律进行了研究,得到了反射镜面中心形变量与温度的关系函数。然后,通过扫模实验和温度实验验证了有限元模型的正确性,计算相对误差为2.5%。最后,仿真分析了程长控制镜各个部件导热系数、杨氏模量、线膨胀系数的影响规律。不同材料参数下,导热系数以及密度对形变量影响较小,杨氏模量和线膨胀系数对形变量影响较大,形变量与杨氏模量成反比,与线膨胀系数成正比。本文首次研究了常温、高低温及变温条件下程长控制镜的温度场和耦合场,并对材料参数的影响规律进行了定量分析,研究结果对程长控制镜的材料选择与优化设计有一定指导意义。     

机床动态特性对铣削力影响的实验研究

采用锤击法对一台大型加工中心进行了模态实验分析,获得了机床整体结构的低阶固有频率、刚度和阻尼等模态参数;在此基础上,根据机床动态特性与加工参数的关系设计了铣削力测试实验,测得了不同加工参数下的铣削力;分析了机床动态特性对铣削力的影响,为加工参数的选择提供了依据.     

基于响应面法的蜂窝芯固有频率优化设计

对负泊松比蜂窝芯单元结构动态性能进行研究,选择蜂窝芯单元横梁长度、斜梁长度和其夹角三个参数为优化变量,运用响应面法理论模型建立了蜂窝芯单元结构前2阶固有频率近似显式数学模型;以提高蜂窝芯单元结构抗振性为研究目标,运用加权系数法将2阶固有频率模型转化为单目标问题研究,采用遗传算法对目标进行优化。参数优化结果表明,其前2阶固有频率分别提高了20%和35%,为航空航天结构应用提供了一定的参考价值。     

基于有限元法的转动心轴动态可靠性分析

以某转动心轴为研究对象,利用有限元软件ANSYS对其进行动态特性及可靠性分析。通过模态分析可以得出该转动心轴在约束状态下的前八阶固有频率,通过谐响应分析可得第一阶模态是对结构动态特性影响最大的模态。灵敏度及可靠性分析结果表明对结构动态特性影响较大的材料特性及尺寸参数有:l_2、d_2、弹性模量及密度,该转动心轴的动态可靠度为99.2%。     

基于设计情形的叶片模态分析

针对某三叶片风扇,建立了叶片的有限元模型。通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。通过不同的设计情形算例,分析了叶片材料弹性模量、泊松比、质量密度对叶片固有频率的影响。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了多组设计情形的预应力下叶片的固有频率,计算结果表明,叶片的旋转状态会对叶片的振动特性产生影响,离心预应力会使叶片固有频率变大。     

局部柔度变化在管道裂纹定量识别中的应用

局部柔度可描述结构上出现的裂纹,结构的模态参数将随着裂纹的扩展而改变,利用这一变化可辨识出裂纹发生的位置和深度。由此,建立了一种基于局部柔度变化的管道裂纹定量识别方法。该方法通过将管道结构沿径向离散为一系列依次嵌套的薄壁环,从而求得裂纹引起的局部柔度的变化规律,进而获得局部柔度与管道固有频率的特征关系,绘制裂纹管道的各阶固有频率曲面。采用实测前3阶固有频率去截取相应的固有频率曲面,获得各阶频率等高线,利用其交点定量诊断裂纹的位置与深度。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于模态参数灵敏度分析的结构损伤识别研究

结构损伤通常以结构中刚度损失为特征。结构的损伤会引起结构参数的改变,结构参数变化会导致结构模态参数(固有频率、振型)的变化,因此寻求结构损伤与结构模态参数之间的关系十分重要。文中根据结构振动特征方程,推导了结构模态参数对结构参数改变的灵敏度表达式,建立了结构模态参数对以单元刚度为特征的结构损伤识别关系式,识别结构损伤的位置和损伤程度。文中制作了无损伤、有损伤3根悬臂梁钢板试件,测取试件结构固有频率与振型,根据无损伤试件结构图,建立了有限元模型,计算其结构固有频率与振型。将无损伤试件测得的模态参数作为有限元模型修正依据,并用两种损伤条件下测得的数据修正无损伤的有限元模型,将单元刚度作为修正参数,应用灵敏度方法来识别悬臂梁钢板试件损伤的位置和程度,其结果与实际基本一致,证明了方法的有效性。     

高速飞行器网格翼型结构热屈曲及热模态分析

翼片结构在高速飞行过程中会承受比较大的气动力和气动热形成的复合载荷。为研究网格翼结构的工作热屈曲和热模态特性,进行了理论分析和有限元计算;得到了结构的热屈曲临界温度、均匀及非均匀温度载荷下的热模态参数;发现网格翼结构的热屈曲临界温度要高于相同外形和材料的实体平板翼结构,且高温下结构材料热物理参数对热模态的影响要大于材料弹性参数,非均匀温度载荷下的网格翼结构热模态固有频率数值与均匀温度载荷下有一定区别。     

密集模态分离及其参数识别方法研究

针对密集模态参数识别精度差的问题,分析造成识别精度低的原因.根据影响模态混叠程度的固有频率和阻尼比两大因素,定义衡量模态间混叠程度的模态密集度因子.基于化多模态参数识别问题为单模态参数识别问题的思想,提出加逆衰减指数窗与带通滤波相结合的密集模态分离方法,先将各模态近似提取出来,再用时频分析方法识别模态参数.研究相关处理去噪方法,理论证明小阻尼情况下相关处理去噪的模态参数不变性.通过仿真和实验验证方法的有效性和优越性.