基于试验模态分析的薄壳塑件刚度研究

以大型薄壳塑件显示器后壳为研究对象,在壳体刚度变形理论分析的基础上,结合试验模态所得到的显示器后壳前二十阶振型图,分析了显示器后壳的振动及翘曲变形并提出相应的结构修改方案.解决了以往由于有限元模拟时存在的很多理论假设和边界条件而难以对壳体塑件的刚度及强度进行准确分析的问题.为对其结构设计作正确修改,减少结构的不合理性,提高塑件刚度等作重要指导.     

运行模态分析中固有模态和谐波模态区分方法研究

摘要：在机械领域存在大量旋转机械,这使得输入激励并不满足运行模态分析（OMA）要求的均值白噪声激励条件。通过对随机信号和谐波信号统计特性的分析,提出一种简单有效的识别响应信号中周期强迫响应的方法,使OMA适用于含有谐波激励的情况,对一块由偏心电机激励的钢板进行了运行模态试验和锤击法传统模态试验,应用该方法成功识别出响应信号中的周期响应成份,通过两种试验结果验证了方法有效性,为OMA中虚假模态的辨别提供了一种新思路。     

大功率船用齿轮箱试验模态分析*

由于大功率船用齿轮箱的特殊使用工况,其性能要求远远高于其他齿轮箱。论文对某大功率船用齿轮箱结构和传动原理进行分析,根据试验模态分析的基本原理和方法,利用最小二乘法对频响函数进行优化,并利用单模态识别法对大功率船用齿轮箱进行模态参数识别,得出系统的前20阶固有频率和阻尼,结果表明该船用齿轮箱系统的转频、啮合频率远离固有频率,系统不存在共振现象。但考虑齿轮箱实际工作的复杂性,在系统转速变化达到临界转速时存在较为剧烈的共振现象。试验结果可为进一步系统研究动态特性提供分析依据。     

基于PolyMAX的声固耦合模态试验研究

白车身的结构模态频率和模态振型反映了汽车车身结构的固有特性,对车内噪声有重要影响。车内空腔跟车身结构一样,同样拥有模态频率和模态振型。采用LMS数据采集系统对某国产SUV进行车内空腔声学模态试验。首先基于传声器阵列的方法获取响应点的信号,然后利用PolyMAX方法提取声学模态频率及振型。将声学模态频率与白车身结构模态频率进行对比分析,结果表明：车内空腔的第一、二阶声学模态分别跟白车身的第四、十阶结构模态有很强的耦合。最后通过实车测试验证了声固耦合共振时低频轰鸣的存在。可以在关键部件增加板厚、顶盖和地板附加阻尼层、顶盖加加强筋等方式改变车身结构的局部模态来破坏车身结构模态和声腔模态的强耦合状态,降低车内的低频轰鸣声     

基于势能判据的约束模态综合法截断准则

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,定义了由不同主模态截断阶数产生的位移向量组成的线性空间,建立该空间上的一个函数,通过数学定理详细证明了该函数是线性空间上的范数,并以该范数的最大值定义势能判据,推导出势能判据与子结构主模态截断数量之间的关系,据此提出了一种基于势能判据的子结构主模态截断准则。此外对于约束模态综合法,还推导了以机械能为判据的情况,证明了约束模态法中子结构的机械能随截断主模态数量的变化曲线并不是单调的,故不适用于约束模态法。最后将势能判据截断准则应用到地基土—高层建筑相互作用体系的地震响应分析问题中,进一步对所提出的模态截断准则的计算精度进行对比研究。研究结果表明,所提出的势能判据截断准则是十分有效的,而应用于振型叠加法的机械能判据不宜应用于约束模态综合法中。     

模态迭代技术的试验研究

矩阵迭代法是振动系统获得模态的经典的数值方法,通常应用于有限元软件或其他数值分析领域.把该方法推广到试验模态技术领域,提出试验模态迭代法,通过假设振型以确定激振力,再激发稳态响应,数次迭代可以获得结构的模态振型.与现行结构共振试验获得模态振型思想完全不同的是,该方法同时调节激振器的激振幅值与相位,经过极少的试验周期,获得振型;振型的纯度仅仅与共振频率的试验精度有关,并且试验实现的复杂性与激振器数量无关.根据本技术进行纯模态共振试验,能极大地降低激振力调整工作量.     

基于模态试验的连接结构状态表征参数研究

有效辨识螺栓连接结构的连接状态,是确保结构可靠性和安全性的基础.传统的基于模态参数辨识结构连接状态变化的方法效果不太理想,从模态理论出发,在基准模态空间中构造了相对模态复/实连接刚度两类特征参数表征结构的连接状态,并采用不同拧紧力矩下的螺栓连接梁模态试验对构造的表征参数的有效性进行了检验.结果表明,所构造的表征参数比固有频率对连接状态变化具有更好的敏感性.     

基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。     

基于视频测量的运行状态模态分析

视频测量技术通过摄像机记录被测结构的振动过程,采用图像处理方法实现对结构上测点的多目标跟踪,具备全场非接触、测试过程简便、测量精度高等突出优点。基于摄像机成像模型,采用光束法平差提取出结构测点三维方向位移振动信息,每个测点等效于一个三轴"微位移传感器",对多测点目标跟踪可视为多通道同步数据采集。对摄像机成像系统进行校准,依照结构形状特性分布测点,由结构静止时各测点的空间位置构建出测试结构的几何模型,进行视频采集和多目标跟踪获取各测点动态响应数据,采用运行状态模态分析方法,识别出被测结构的固有模态参数。基于视频测量实现了测试结构几何建模和信号采集,并与模态分析软件紧密结合,形成了完整的视频采集与分析系统,具备良好的空间域展现能力,特别适用于柔性低频结构的动态测试与分析。以轻质风扇叶片、若干树叶等结构为对象进行实验研究,验证了该技术和方法的有效性。     

基于R-TPBSS的结构模态参数识别方法

提出了一种基于R-TPBSS算法的结构模态参数识别方法。该方法通过对响应信号进行稳健性白化处理,提高了算法的抗噪性。该方法将模态坐标和模态振型分别视为独立源信号和混合矩阵,以模态坐标的时间预测性大于响应信号的时间预测性为前提构造目标函数,通过优化目标函数,直接从结构自由响应中分离出各个模态,配合单点模态参数识别方法,提取出结构的模态参数。仿真结果表明,此方法具有很高的识别精度,对噪声很好的鲁棒性,密集模态下,同样能够准确的识别出结构的模态参数。     

基于预试验（Pre-test）的车身动态性能模态试验方法

介绍一种基于预试验（Pre-test）的车身动态性能试验方法。首先介绍了Pre-test的理论及激励点与响应点选取原则和流程,通过Lms.Virtual.Lab的预试验功能实际确定车身试验模态中响应点的数目,位置及激励点位置和方向,并通过与Lms.Test.Lab的接口功能,导入到Test.Lab进行模态试验,通过合适的试验模态方法与参数的选取,得到准确清晰的模态辨识结果,验证了基于Pre-test的车身动态性能试验模态分析方法的正确性。     

浮筏筏架模态测试及模型相关性分析

用有限元法计算浮筏隔振系统的中间筏架其前五阶模态,并通过模态测试测得其模态,再采用LMSVirtual lab对此筏架有限元模型和测试模型进行相关性分析,从分析得到的模态置信度可以看出用有限元法计算的模态基本准确。     

微/纳米传动平台的模态试验及优化设计

微/纳米传动平台中,柔性机构的弹性势必导致平台高速、高加速带来的残余振动。采用拉格朗日方法,建立了平台的动力学模型,得到了平台前5阶固有频率的解析式;分析了平台固有频率与柔性板簧厚度、长度的相互关系,得到了固有频率随柔性板簧厚度、长度的变化规律。应用有限元方法,分别仿真得到了前6阶固有频率和模态阵型;以固有频率为优化目标,建立了平台的优化模型。采用动态测试系统,分别对优化前、后的平台进行了模态试验分析;通过对比分析,得到了提高平台动态性能的方法,且模态试验结果表明,调整柔性板簧厚度、长度的方法是有效的、可行的。     

Modal criteria for optimizing the acoustic behaviour of a coupled fluid–structure system based on a systemic approach

This paper proposes modal criteria to represent various noise sources within a complex structure, such as an automobile. By optimizing a complex system using criteria linked to modal mass and stiffness matrices, different modes of noise propagation can be investigated separately. Several criteria are thus suggested, each related to a vibrational propagation path. Since the system is studied using modal analysis, criteria can be found based on modes associated with the structure's hollow parts, plates, and cavities. These different criteria are analysed based on the assumption of a complex vibroacoustic system. It is shown that by analysing such criteria, one can determine which part of the structure needs to be optimized. The optimization of such a system could constitute a research topic in its own right, and is beyond the scope of the present paper. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用白车身振动模态试验对车身动态设计的评价与分析

在建立白车身的三维几何模态试验模型的基础上,采用多点激振多点拾振方法对车身的模态进行实测.利用Test.lab软件进行模态参数识别,并利用模态参数识别结果,为整车的动态特性的分析和结构设计的修改提供方法和理论依据.     

基于波纹管简化模型的排气系统模态分析

为了探究汽车排气系统波纹管简化模型的合理性,对简化模型进行数值分析和理论研究.首先,以某重型卡车排气系统为研究对象建立有限元模型,将波纹管简化为零长度的CBUSH单元,对系统自由模态进行分析;其次,用波纹管将排气系统分隔开简化为二自由度模型进行理论计算;最后,综合对比分析表明,第7阶和第8阶模态频率接近于零,主要原因是绕X,Z轴刚度较小,验证了波纹管在该方向的隔振效果良好.理论方法与数值计算具有普遍性和工程指导意义.     

智能立体停车位框架的模态分析

随着经济的发展,家庭轿车保有量急剧上升,停车难的问题日益突出.提出了一种单边驱动立体框架智能停车位,介绍了智能立体停车位的结构和工作原理.利用拉格朗日方法建立了智能立体停车位框架多自由度振动系统的动力学模型并得到了自由振动频率方程.利用有限元分析软件ANSYS-workbench分析了无载和有载工况下立体停车位框架的固有频率和振型,指出了立体停车位框架的薄弱位置;进行了无载和有载工况下智能立体停车位框架锤击模态试验,验证智能立体停车位模态分析建模及仿真结果的正确性.研究表明,建立立体停车位框架多自由度振动系统的动力学模型和仿真模型是有效的.研究结果为停车位框架系统的进一步优化设计提供依据.     

不同老化状态粘弹夹层结构的模态分析

Viscoelastic sandwich structure is widely used in sealing, vibration damping and noise reduction of mechanical equipment. However, viscoelastic material may appear aging phenomena in the process of long time storage, transportation and usage. The aging of viscoelastic material will result in the service performance degradation of viscoelastic sandwich structure, thus affect the performance and safe for use of whole mechanical equipment. Therefore, it is greatly required of the engineering practice to research the aging state recognition method of viscoelastic sandwich structure. In this paper, the experimental device of typical viscoelastic sandwich structure is designed. The hot oxygen accelerated aging experiment of viscoelastic material is accomplished, and the specimens with different aging degrees are obtained. The mechanical property test of viscoelastic material is implemented, and the performance indexes under different aging degrees are obtained. By the 3D modeling-importing-preprocessing method, the finite element model of viscoelastic sandwich structure is established. By importing the different parameters of viscoelastic material, the purpose of equivalent models with different aging states is reached. The finite element analysis of viscoelastic sandwich structure under different aging states is carried out, and the corresponding relations between aging state changes and natural frequency changes are built. Through impulse excitation experiment, the effectiveness of finite element model is verified. The research results show that the established finite element model of viscoelastic sandwich structure can reflect the structural aging state characteristics and its change, and can provide theoretical foundation and prior knowledge for the structural aging recognition.     

考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化

车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其结构模态和固有频率具有重要的影响,而目前常用的有限元模态分析方法中,常常忽略了成形因素所带来的影响,导致分析结果与实际情况不相符。采用有限元网格映射算法,在车身结构模态分析中引入成形信息,并将成形残余应力作为预应力施加,研究成形因素对车身结构模态和固有频率的影响。研究结果表明,考虑成形比未考虑成形影响的模态分析结果更接近实验结果。最后,进行了基于成形因素的车身结构灵敏度分析与优化。     

基于白车身模态实验的某SRV NVH研究

试验模态分析技术是获得结构动态特性的一种重要方法。将试验模态技术应用到某SRV白车身的结构动态分析中,并通过对白车身模态和车内噪声优势频率的关联分析,确定该白车身模态分布对车内噪声峰值的影响,从而通过改变白车身的某些局部结构,降低车内噪声峰值,提高整车NVH水平。