碟形直线超声电机优化设计

为了有效和快速地实现直线型超声电机的设计,提出了一种基于响应面法的直线超声电机优化设计方法并应用于蝶形直线型超声电机.响应面法是一种试验设计与数理统计相结合的优化方法.首先,利用有限元法建立定子的参数化模型并选定设计变量;其次,利用试验设计方法在变量空间里选取样本点,对各个样本点所对应的结构利用APDL建立有限元模型并进行模态分析和谐响应分析,得到对应各样本点的响应值,利用这些样本点和响应值建立定子响应面近似模型;最后,利用单纯形法找到最佳的设计方案.优化结果显示,蝶形直线超声电机的多方面设计要求都得以实现.     

永磁同步电机定子振动特性分析

为了研究永磁同步电机电磁力导致电机振动与噪声问题,采用有限元法对电机气隙磁密进行分析,得到电机在空载运行时的气隙磁场和径向电磁力;接着对永磁同步电机定子系统进行模态分析,获得电机定子系统结构固有频率,分析了径向电磁力对电机模态振动影响;同时采用模态试验,并将有限元仿真数据与模态试验数据进行对比,验证了有限元模态分析的可靠性。结果表明:该永磁电机定子径向电磁力波频率与定子结构模态频率相差较大,不会因电机径向电磁力产生共振.,相关研究工作为永磁电机设计与优化提供参考。     

利用面内弯曲模态的超声电机定子有限元分析

运用有限元方法对利用平面内弯曲模态超声电机定子进行了模态分析,获得了三种不同类型的面内振动模态,并讨论了电机结构参数对其模态频率的影响,在此基础上得到了一些有益的结论,为利用平面内旋转模态设计超声电机定子提供了理论依据。     

ANSYS在超声波电机设计中的应用

为获得超声波电机的振动模态及谐响应特性,采用ANSYS有限元软件对直径为60mm的环形行波型超声波电机定子的振动状态进行了分析;在完成超声波电机定子建模的基础上,进行了电机定子的振动模态分析和最优模态选择,并在此最优模态附近进行了谐响应分析。分析研究结果表明,利用ANSYS软件对超声波电机进行分析被证明是一种行之有效的方法。     

一种面内行波旋转超声电机的模态试验方法

为检验一种面内行波旋转超声电机定子结构动力学设计的优化设计方法,探讨了一类利用圆环面内弯振模态超声电机定子的模态试验方法.首先,分析了该面内行波旋转超声电机的工作原理;然后,基于有限元分析软件建立了电机的有限元模型,分析了其工作模态的特点;最后,结合PSV-300-B型激光扫描多普勒测振仪的测量原理,提出了通过测量圆环轴向振型识别该类型超声电机工作模态的测试方法.试验结果表明,该方法能够有效地检测出该面内行波旋转超声电机的工作模态,为利用圆环面内弯振模态的一类超声电机的模态试验和进一步优化设计提供了参考.     

基于响应面方法的微型车车门模态分析与优化

应用灵敏度分析方法和响应面法,优化车门结构模态。建立车门的有限元数值仿真模型,并通过约束模态测试对仿真模型进行标定。对车门第三阶模态频率关于车门板件厚度的灵敏度进行了研究,筛选出高敏板件并以这些板件的厚度为设计变量,运用面心复合设计方法获取样本点,构建了车门第三阶模态频率的二阶显式响应面函数。基于此响应面函数进一步建立了优化模型,结果显示改进车门厚度后,车门和白车身模态分离,同时实现省材5.83%。     

一种永磁电机定子结构振动特性分析与验证

共振影响了永磁电机安全运行,设计阶段对永磁电机定子振动特性进行分析是非常重要的。鉴于此,在建立某永磁电机定子结构数学模型和三维结构的基础上,在有限元软件上对其进行模态分析,对在低频段影响振动特性的频率和振型进行提取,通过与定子模态试验对比,验证该有限元分析方法的可靠性。研究与试验结果表明:该电机在额定运行工况下定子未发生共振,表明了该电机定子结构设计的合理性。相关研究工作为进一步实现低振动永磁电机的设计与优化提供了指导。     

立式电机定子的模态仿真与实验研究

振动是电机的重要性能指标,对电机定子进行振动分析,可以为其结构改进和性能优化提供理论依据。在MSC.Nastran环境下,利用有限元方法进行电机定子的模态仿真,得到定子的多阶固有振动频率、振型等参数值。根据仿真图和数据,分析定子的危险位置和振型。进行定子模态试验,通过试验结果对比验证虚拟样机和数值模拟的有效性。仿真结果表明,系统不会发生共振。最后,在力学分析的基础上探讨螺栓数对结构振动的影响。     

面内纵振复合模态直线超声电机模态识别方法

为识别一类纵振复合振动模式超声电机定子的工作模态,为优化定子动力学设计提供依据,提出通过局部振型相关分析识别电机定子的模态识别方法.首先,分析了纵振复合模态超声电机定子的工作模态,结合激光多普勒测振系统原理分析了面内振动模态识别的难点;其次,在电机定子动力学分析的基础上,提出了通过振子底端局部振型识别工作模态的方法;最...     

斜齿式超声电机定子振动模态的有限元分析

利用ANSYS有限元软件建立斜齿式超声电机定子的有限元模型,并分析斜齿结构参数对定子振动模态的影响,得到了各结构参数对定子模态频率的影响曲线。研究结果表明,斜齿的结构参数对纵向振动模态频率的影响较小。     

Air-bearing position optimization based on dynamic characteristics of ultra-precision linear stages

Air-bearings are installed between the stator and the mover of ultra-precision linear stages to suppress vibration and mechanical contact. Spring-damping elements are used to emulate the complex interaction of the finite element model (FEM) developed in this paper and the system dynamic behaviors are analyzed. Through the experimental modal test, the validity and reliability of the model are proven. However, the dynamic characteristics including mode frequency, mode shape, and response amplitude are obviously changed with the position of air-bearings. The combined optimization method is used to optimize the air-bearings position. The best and worst positions are obtained using the dynamic characteristic analysis. The method can be generalized to the connection position of different components in manufacture elements and to implement the system dynamic characteristics optimization when the connection position can be changed.     

Air-bearing position optimization based on dynamic characteristics of ultra-precision linear stages

Air-bearings are installed between the stator and the mover of ultra-precision linear stages to suppress vibration and mechanical contact. Spring-damping elements are used to emulate the complex interaction of the finite element model (FEM) developed in this paper and the system dynamic behaviors are analyzed. Through the experimental modal test, the validity and reliability of the model are proven. However, the dynamic characteristics including mode frequency, mode shape, and response amplitude are obviously changed with the position of air-bearings. The combined optimization method is used to optimize the air-bearings position. The best and worst positions are obtained using the dynamic characteristic analysis. The method can be generalized to the connection position of different components in manufacture elements and to implement the system dynamic characteristics optimization when the connection position can be changed.     

超声电机定子振动分析的模态选择方法

在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,对结构模态截断,仅保留特定的模态,实现了模型降阶。用APDL实现了从有限元分析结果中自动提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数。仿真计算了定子的机械和电学响应,与实验数据对比表明,减缩的低阶运动模型保持了原系统的主要特性。     

对地观测微小卫星主承力结构的优化设计与试验

为降低对地观测小卫星单机安装点加速度响应均方根值,提出了一种使加速度响应均方根值最小化的微小卫星主承力结构拓扑优化方法。首先对整星方案进行了有限元分析,分析显示整星Z向某些单机安装点的随机振动加速度响应均方根值过大。对系统进行了灵敏度分析,确定了卫星主承力结构底板是影响随机振动加速度响应均方根值大小的关键因素。以卫星单机安装点的加速度响应均方根值为目标函数,以体积作为优化的约束条件,应用连续体结构拓扑优化思想对卫星有限元模型进行拓扑优化设计,得到了一种单机安装点加速度响应均方根值满足指标要求的卫星主承力结构。最后,通过有限元分析与振动试验,证明了本文所设计的小卫星主承力结构力学性能参数均满足设计要求,其中整星的星敏感器、蓄电池、电源控制器等关键器件安装点的加速度响应均方根值相比优化前分别降低了23.3%、10.6%、11.3%,得到的结果验证了本文优化方法的有效性。     

基于遗传算法和神经网络的塔机结构动态优化设计

利用遗传算法和BP神经网络建立复杂结构系统动态优化的计算模型,该模型可代替系统原来的有限元模型,用于振动系统的快速重分析。首先对塔式起重机结构系统进行模态分析及谐响应动力学分析,找出对结构动态特性影响最大的模态频率,再利用灵敏度分析,确定对动态特性较敏感的设计变量作为神经网络的输入变量,并利用正交试验法确定神经网络训练样本,用有限元模型计算出样本点数据,建立反映结构振动特性的人工神经网络模型,最后利用遗传算法对所建立的神经网络模型寻优,得到使结构动态性能最优的设计参数。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

Vibro-acoustic analysis of free piston engine structure using finite element and boundary element methods

This paper presents the results of vibro-acoustic modeling and simulation using the finite element and the boundary element methods for the free piston engine structure. A model of the engine was constructed through the use of finite element software to perform a normal mode analysis of the engine structure. The objective was to determine the mode shapes and the natural frequency that contribute to engine structure vibration. Theoretical development of the engine balance motion and frequency response was also conducted. From the simulation and finite element analysis, the force response pattern of the engine vibration was determined and then compared with its natural frequency. The vibration data were used as the input data for noise analysis using the boundary element method. The integration of the finite element and the boundary element determined the noise-frequency data of the engine structure toward the occurrence of engine noise. The information can be used by designers to analyze engine specifications and structure, especially at the preliminary design stage.     

基于ANSYS的电气柜体强度与模态分析

采用大型通用有限元软件ANSYS建立了某机车电气柜体及其过渡梁的有限元模型,根据有限元法对其进行了静强度分析,得到了整体结构的变形及应力分布.然后采用Block Lanczos法对该电气柜体及其过渡梁进行了模态分析,得到了其低阶固有频率及其相应的振型和振型动画,找出了结构振动薄弱部位,并对其进行了优化.这为结构优化设计以及深入的动力学分析和疲劳分析提供了依据.     

随车起重机伸缩臂截面多目标优化

为了提高某火箭炮弹药装填车随车起重机伸缩臂的结构刚度,减轻结构质量,建立了随车起重机伸缩臂参数化模型,并对伸缩臂在水平受载状态下进行仿真分析。以伸缩臂截面尺寸参数为设计变量,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型。在此基础上,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对伸缩臂自身重量、挠度进行多目标优化。优化结果表明:伸缩臂质量减轻了24.5%,减重效果明显。文中所采用的将参数化建模、有限元分析和数值寻优相结合的优化方法,可为起重机伸缩臂截面优化提供一定的参考。