基于实验模态分析的涡轮增压器压缩端振动响应分析

在实际工程中,由于测试环境和成本因素,不可能对结构每个点的响应进行测量和监控。通过结构模态分析,利用一些可测点的响应来确定不可测点或其他点的响应具有很重要的理论意义和实际价值。本文以涡轮增压器为研究对象,提出了基于注油孔与压缩端传递导纳的压缩端响应的测量方法,通过对涡轮增压器进行实验模态分析,获得系统的频响函数和注油孔与压缩端之间的传递导纳。利用注油孔的振动响应与上述模态试验中获得的传递导纳,可以确定压缩端的振动响应。结果表明:利用该方法得到的结果不论在频域还是时域都和实测结果相吻合。     

基于频响函数反演法的涡轮增压器基础激励辨识

发动机运转时涡轮增压器轴承座处的振动响应用常规方法是不可测量的。使用频响函数反演法,通过测量涡轮增压器压缩室外壳的可测量点的振动响应,可以利用频响函数反演得到轴承座的响应,从而为涡轮增压器的转子动力学研究提供了基础激励。通过自由悬挂实验和振动台实验,证实频响函数反演法是有效可行的。最后,分析了影响精度的因素。     

振动响应传递率的动力学特性研究及其在工作模态分析中的应用

振动响应传递率描述了多自由度系统中各自由度响应之间的关系,近年来在多个领域得到了广泛的应用,特别是在工作模态分析方面,获得了瞩目的应用成果。但对于振动响应传递率的动力学特性,一直缺乏完整的、系统的分析。为此,将从振动响应传递率的基础概念出发,对不同输入情况下,振动响应传递率在系统零极点的特性和对系统输入的依赖性进行解析推导分析;然后,通过数值算例对振动响应传递率的特性进行仿真验证;最后,应用振动响应传递率对非白噪声激励下梁结构的工作模态进行了辨识,表明基于振动响应传递率的工作模态分析方法能够避免虚假模态对辨识结果的影响。     

基于子结构导纳法的UUV发动机本体参数化建模研究

为实现UUV发动机本体结构的参数化建模,基于模态分析结果以及外部激励特性,建立子结构等效模型。根据能量守恒原理以及导纳功率流的定义计算了各子结构的等效线导纳,根据边界连续条件确定耦合结构振动方程,最终建立了发动机本体振动传递参数化模型,计算了发动机本体不同位置处的输入导纳;通过试验对模型的有效性进行了验证。以发动机本体所受激励作为输入,根据所建模型开展了参数影响分析,结果表明:在400 Hz~1.8 kHz频段内,气缸轴向力以及滚轮切向力对舱段壳振动响应的贡献较大,建模中需要考虑发动机不同方向上的振动传递特性;增大摆盘箱端盖厚度能够显著降低舱段壳的振动响应。     

基于跨点导纳法识别工程结构模态参数

提出了基于环境激励下，运用跨点导纳法识别大型工程结构模态参数的一种方法。叙述了跨点导纳法理论的基本定义和原理，跨点导纳法运用结构的输出自功率谱求出结构的主频率，运用结构的输出响应谱比值确定结构的振型，从而识别出环境激励下工程结构的模态参数。并结合传统模态试验原理，对一个平面薄板进行了两种对比试验，试验结果显示跨点导纳法识别结构的模态参数与传统的模态试验是一致的。分析表明跨点导纳法能够准确有效地辩识工程结构的模态参数。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析一基于导纳测量的模态分析技术，利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1，或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息，该估计值与输人载荷无关，且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析-基于导纳测量的模态分析技术，利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1，或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息，该估计值与输入载简无关，且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。     

板壳结构振动功率流的子结构线导纳法研究

采用子结构点导纳方法分析铺壳耦合结构振动特性时,需要将衔接线划分为一系列的点进行求解,较为烦琐.针对这一问题,该文提出了改进的子结构线导纳方法.首先建立了铺板和圆柱壳的耦合振动模型;然后采用模态展开法分别求解铺板和圆柱壳的机械线导纳,得到振动传递方程中的线导纳矩阵;最后求解耦合振动方程分析铺板与圆柱壳的振动功率流特性.将结果分别与ANSYS 和AutoSEA 的计算结果进行对比分析表明:该文提出的改进方法能够在宽频带内有效地计算板壳耦合结构的振动功率流特性,且求解过程简单,适于线衔接复杂结构的振动特性分析.     

板壳结构振动特性的等效机械导纳法

针对线衔接下耦合结构振动传递难以求解的问题,提出具有普遍意义的等效机械导纳方法。以铺板与圆柱壳线衔接结构模型为研究对象,计算各结构的平均振动响应,并与实验结果进行对比,理论计算与实验测试结果一致性良好。研究表明：提出的等效机械导纳法能够有效地计算板壳耦合结构的振动响应特性,且求解过程简单,适于复杂耦合系统振动分析。     

涡轮增压器压气机叶片振动分析

本文针对某种型号涡轮增压器存在进气口振动、噪声大等问题，先通过三维坐标仪对该涡轮增压器叶轮叶片曲面轮廓进行坐标测量，然后用CAD软件进行三维建模，并利用有限元软件对叶轮大小叶片进行了模态分析，得出了叶片的各阶固有频率以及相应振型。对比增压器压气机的工作转速和叶轮片通过频率，找出叶片共振的频率，从而为有效地控制压气机进气口振动、噪声大等问题提供理论依据。     

混合传递路径分析方法

根据悬臂壳实验台结构建立有限元模型,并结合实验模态分析对其进行修正,建立高精度有限元模型。利用实验模态分析结果计算结构阻尼参数,确立混合传递路径分析(TPA)中频率响应函数(FRF)的有限元计算方法,并且与实验结果对比,验证其有效性和可行性。利用Tikhonov正则化方法进行载荷识别,对悬臂壳实验台进行混合TPA实验研究,获得不同频率下各路径对目标点振动的贡献量,并将各路径对目标点的振动贡献量进行矢量叠加,与实验测试值进行对比。结果表明,各路径贡献量叠加结果与实验测试值吻合较好,可确定该结构的主要振动传递路径,从而为结构优化奠定基础。     

考虑密封结构的球轴承涡轮增压器转子动力学特性研究

【摘要】：针对某型号车用球轴承涡轮增压器,利用密封力与油膜力动力学相似原理,将增压器转子系统中的密封结构视为一种油膜轴承,应用短轴承理论计算得到其刚度和阻尼矩阵并代入模型进行仿真计算,并与临界转速实验结果和未添加密封结构模型的计算结果进行对比,得到了密封结构对增压器转子系统临界转速、稳定性、不平衡响应的影响规律。结果表明：研究分析球轴承涡轮增压器转子动力学特性必须考虑密封结构,且可以应用短轴承理论分析密封结构动力学特性。     

多点激励下加筋板壳耦合结构的振动特性

该文基于改进的子结构线导纳方法,建立了多点激励下加筋板壳耦合结构的振动模型。首先对理论模型采用ANSYS进行了验证;进而使用该模型分析了多点激励的分布方向和位置对结构振动响应的影响。研究表明：当激励源的总幅值恒定时,多点激励下从铺板传递到壳体的振动响应小于单点激励的情况;将多点激励沿垂直于板壳衔接线方向分布且位于铺板的中心线上,可以有效地降低从铺板传递到壳体的振动响应。实际工程中,对于激励源恒定的机械设备,应采用多点方式将其沿垂直于铺板与壳体衔接线的方向安装在铺板的中心线上,以提高系统的声学性能。     

复杂激励下有限长薄壁圆柱壳体导纳研究

导纳是衡量结构动态特性的重要指标，任何结构的振动响应特性本质上都可以用结构表面各点的导纳来表示。从经典的薄壁壳体振动方程出发，推导出有限长薄壁圆柱壳体在复杂激励下的驱动点导纳解析表达式，并对控制壳体振动响应的潜在机理进行了研究。结果发现，耦合导纳对输入壳体的振动能量可能起着重要作用。所给出的薄壁圆柱壳体导纳公式，可直接用于薄壁壳体基础上的主被动隔振研究。     

运行状态下的模态分析技术简介

传统的模态分析-基于导纳测量的模态分析技术,利用了已知的或可测量的振动响应与已知的或可测量的激励力计算出H1,或H2估计值。该估计值包含了被测结构的模态信息,该估计值与输入载荷无关,且可在输入或输出信号都混有噪声的情况下获得。在输入力未知或不可测量的情况下,必     

汽轮发电机定子绕组端部振动模态分析

结构振动问题在大型汽轮发电机中普遍存在,尤其定子端部绕组的振动问题最为突出。定子绕组端部的振动模态分析是减小端部振动的有效手段。利用三维有限元法模态分析,通过比较、分析发电机定子绕组端部振动系统的固有频率在不同模型结构和绕组安装工艺条件下的变化,总结出线棒的截面结构和加固结构对电机固有频率的影响规律。通过比较完整系统的模态分析计算结果和实测结果,证实了模态分析计算的有效性。分析结果对定子绕组端部结构设计和安装工艺有很大指导意义。     

周期结构空腹梁的动态特性研究

设计了一种内部周期性挖空的梁，它在中高频具有良好的带通和带阻特性，带阻频率范围内的弹性波不能传播。空腹梁由周期单元串联而成，把周期单元分解成薄梁和刚性联接杆等子结构，推导了Timoshenko梁纵向、弯曲振动导纳，给出了刚性联接杆振动导纳，利用传递矩阵法计算得到了周期结构空腹梁的力传递率和带隙位置。数值模拟计算表明，当激励频率在周期结构的阻带之内时，周期结构空腹梁上的位移响应和传递到基础的力响应将大大衰减。     

滚动轴承支承的齿轮传动轴-板耦合结构功率流传递特性研究

针对影响机械设备整机工作性能的齿轮箱系统动态特性,通过对齿轮箱系统振动噪声的产生机理及传递路径分析,建立轴系传动系统中典型组合结构—板-滚动轴承-齿轮轴-滚动轴承-板耦合系统的动力学模型,并应用子结构导纳法推导计算通过滚动轴承传递到箱板振动功率流的模态解。考虑到模态解的模态密集性,据统计能量分析原理,研究齿轮轴-滚动轴承-板耦合结构的耦合损耗因子的估算方法,统计能量分析与模态解的结果显示,吻合性较好。对振动能量通过滚动轴承传递的特性及影响因素进行研究分析,为齿轮箱系统减振降噪设计提供理论依据。     

多源激励下浮筏隔振系统导纳功率流研究

建立了浮筏隔振系统的振子力学统计分析模型，使用导纳功率流的方法研究了隔振系统的振动响应和振动功率流特性，并通过数值方法分析了筏体和隔振器参数变化对传递到基础结构功率流的影响。分析结果表明：增大基础厚度、减小系统中耦合元件的耦合刚度和增大筏体质量可以有效控制系统的传递功率流。     

自由端盖四梁凹形宽带弯张换能器设计

针对凹形弯张换能器改善低频宽带工作特性的技术需求,提出了一种自由端盖四梁凹形弯张换能器新结构。结构中将纵向振子的端部设计成弹性辅助梁,与主弯曲梁连接构成复合弯曲梁。同时为了克服弹性辅助梁对振动辐射带来的不利影响,引入了由纵向振子驱动的方形自由端盖并以此构成新的辐射端面。利用有限元软件分析了这种新结构弯张换能器的多模振动特性,模态分析表明换能器的前五阶模态是可利用的主要工作模态,频率间隔可以通过敏感结构参数进行调控。通过优化给出了一种设计方案,换能器整体几何尺寸为 140 mm×140 mm×396 mm,仿真分析了换能器在水中的导纳特性和发射电压响应曲线,结果表明：换能器最大发射电压响应大于 145 dB,发射电压响应起伏小于 6 dB的工作频带为 1.5~4.3 kHz,发射电压响应起伏小于 10 dB的工作频带为 1.5~8 kHz,具有低频宽带大功率工作特性。