4105柴油机曲轴自由模态分析与试验研究

基于虚拟样机技术建立4105柴油机曲轴三维模型,并对曲轴自由模态进行了计算分析,得出2 000 Hz内共有9阶模态,其中最低阶模态为曲轴振动的危险区域,在柴油机工作转速范围内会引起共振。采用多点激励单点响应法对4105柴油机曲轴进行了模态试验,获得了0～2 000 Hz频率范围内的曲轴模态参数。模态试验结果和有限元计算结果对比分析表明,有限元计算结果较好地反映了曲轴的固有振动特性。     

离心泵作透平壳体模态分析

离心泵反转作透平是一种回收液体余压能的理想方法,泵壳的模态分析对泵作透平的振动性能至关重要.为了掌握泵作透平下,壳体模态对振动激发噪声辐射规律的影响,验证泵壳有限元模型的准确性,针对离心泵泵壳结构特点设计并搭建了模态试验台,采用捶击法对泵壳进行了试验模态分析,对离心泵壳体进行三维建模与有限元分析,进行试验与数值分析结果的对比.结果表明:壳体各阶模态均为独立模态,且相互正交,可认为试验模态识别精度得到检验,试验模态结果具有较高的可信度.建立的有限元模型能够较好地反映实际结构的动态特性,可用于基于模态求解的振动辐射噪声特性分析.     

拖拉机分流气体对冲排气消声器声振耦合特性分析

在初步掌握振动基本理论和数值分析方法的基础上,利用模态叠加法对分流气体对冲排气消声器结构有限元模型、声腔有限元模型和结构声腔耦合模型进行了结构模态及声振耦合特性研究,获得了该消声器的结构模态和声振耦合特性。研究结果表明:CG25型单缸柴油机的激励频率与该排气消声器的固有频率接近而引发共振,通过改进消声器结构的壁厚来改变其结构模态频率,避开了发动机的激励频率,从而减少振动、降低壳体辐射噪声。     

考虑粘滑摩擦的时变振动系统模态参数辨识

将摩擦因素引入时变振动系统的模态辨识中.采用时变多变量Prony法,对振动系统的多输出响应信号建立时变多变量Prony模型,并利用递推最小二乘法估计模型参数,提取出振动系统的模态特征信息.数值仿真中,对含复合频率信号的频率进行了辨识,辨识值与理论值较好的吻合性验证了该方法的有效性.应用实例中,对平面两杆操作臂中的滑动质量块建立了考虑LuGre摩擦的运动方程,利用时变多变量Prony法辨识出含粘滑摩擦的操作臂的固有频率,结果令人满意,验证了该方法的可行性.     

动力传动系弯扭耦合振动分析与灵敏度优化

以某车动力传动系为例,考虑了轴承联轴器和啮合斜齿轮等结构单元,按照一定的简化原则建立了其弯扭耦合振动模型,并且利用传递矩阵法获得了其固有频率和振型。对模型进行了模态分析,获得了弯扭振动与纯弯曲振动和纯扭转振动的关系,研究了耦合模态的振动形式与模态参与因子和有效质量,进一步得到振动特性。结合大量的试验验证了模型的准确性,最后通过传递矩阵法推导的灵敏度分析计算公式,对传动系的扭转刚度等结构变量进行分析优化,并且仿真证明了优化的准确性,解决了该传动系的异常振动问题,降低了汽车厂家改造的成本,为以后的动力性分析与研究提供了一定的参考。     

客车车身结构的模态分析

汽车结构模态参数反映汽车车身固有振动特性,而构成汽车车身大部分的板件的局部模态对汽车的车内噪声有重要影响。本文研究了客车骨架模型和车身结构模型的建模技巧和建模过程、建模单元特性、及有限元模型的创建技巧,计算了客车车身结构有限元模型的模态,最后对所计算的模态数据进行了分析,并对车身结构性能做出评价。     

拖拉机驾驶室内低频结构噪声响应分析

以某拖拉机驾驶室为研究对象,建立了驾驶室结构和声场有限元模型,将试验测试的驾驶室悬置点加速度信号作为振动激励得到驾驶室强迫运动响应结果。通过基于模态的声固耦合分析得到20~200 Hz范围内驾驶室结构噪声。将计算得到的驾驶室内噪声信号与试验结果进行对比分析。结果表明,仿真计算结果能够反映出激励谱和模态的影响,与试验结果相符。利用此方法预测车辆室内振动噪声水平具有较高的精度,可以为驾驶室声学性能开发提供指导。     

数控机床导轨滑块结合部组建模与参数辨识方法研究

提出理论建模-动态试验-多目标优化技术的广义结合部组参数辨识方法,该方法在综合考虑结合部组与被连接件间的双重耦合特性、构建导轨滑块系统广义等效结合部组模型的基础上,通过结构凝聚技术降低计算成本保证计算精度,最终推导得到约束状态下以阻抗形式表达的整体动力学模型,基于未知传递函数/阻抗数据信息获取,将理论建模、动态试验与多目标优化问题求解相结合对结合部参数进行辨识。实例表明,该广义结合部组参数辨识方法的辨识精度较高,模态频率及频响函数的误差非常小,该辨识方法有效。     

基于APDL的碟式太阳能聚光器网架模态分析与结构优化

为避免碟式太阳能聚光器网架与外界激励发生共振,需研究其振动特性,并通过结构改进以提高聚光器网架的刚度。本文运用APDL语言建立25kW碟式太阳能聚光器网架的几何模型和有限元模型,并对其进行模态分析,得到聚光器网架前十阶固有频率和固有振型。根据模态分析结果,针对聚光器网架振动特性和危险区域,对聚光器网架结构提出改进方案,并对改进的结构进行模态分析。研究结果表明:聚光器网架的轮廓边缘和缺口处是其振动的危险区域;桁架前端部分的刚度对聚光器网架的整体振动特性有很大影响;优化后的聚光器网架最小固有频率为10.475Hz,比改进前提高3.637 2Hz,明显改善聚光器网架的结构刚度和振动特性。     

大中型电机定子模态有限元分析及试验研究

准确计算异步电机定子的振动模态和固有频率是降低电机噪声和振动的基础,文章以某大中型异步电机定子铁心为研究对象,对其进行了有限元模态分析,研究了其固有振动特性;进行了定子铁心模态试验,与仿真结果进行对比,确定了定子铁心冲片等效弹性模量,为进一步的研究奠定了基础。     

带分流叶片水泵水轮机转子强度及模态分析

以带分流叶片的水泵水轮机为研究对象,基于CFD与FSI方法分析其泵工况下转子的振动特性,对3种开度即小开度9.8°、最优开度17.5°和大开度24.8°下的流场进行数值模拟,将额定工况下的流场结果导入转子结构实现单向流固耦合,对带预应力的转子模型进行形变与等效应力分析.此外,还计算了转轮的干湿模态,对比分析了不同条件下转轮的振动特性.结果表明:不同开度对应的预应力下转轮形变与等效应力分布规律相似,转轮形变主要发生在上冠低压侧.按ND(节径数)在转轮圆周方向划分振动扇区描述振型规律时发现,各扇区内转轮上冠、下环低压侧的振幅较大.湿模态下水介质对转轮振型影响不大,但会明显降低转轮的振幅.预应力对转轮固有频率影响较小,可忽略不计,但在湿模态下,转轮固有频率会显著下降,这表明分析结构振动特性时应充分考虑水介质作用.     

Vibration analysis of fluid- structure interaction in water hammer based on transfer matrix method

In consideration of the problem that the effect of conduit structure on water hammer has been ignored in the classical theory,the Poisson coupling between the fluid and the pipeline was studied and a fourteen-equation mathematical model of fluid-structure interaction(FSI)was developed.Then,the transfer matrix method(TMM)was used to calculate the modal frequency,modal shape and frequency response.The results were compared with that in experiment to verify the correctness of the TMM and the results show that the fluid-structure coupling has a greater impact on the modal frequencies than the modal shape.Finally,the influence on the response spectrum of different damping ratios was studied and the results show that the natural frequency under different damping ratios has changed little but there is a big difference for the pressure spectrum.With the decreasing of damping ratio,the damping of the system on frequency spectrum is more and more significant and the dispersion and dissipation is more and more apparent.Therefore the appropriate damping ratio should be selected to minimize the effects of the vibration of the FSI.The results provide references for the theory research of FSI in the transient process.     

大型高地隙喷雾机喷杆模态分析与试验

针对高地隙喷雾机在田间地面激励下喷杆振动大的问题，对悬浮挂接喷杆进行模态特性研究。通过Inventor建立喷杆三维模型，利用ANSYS Workbench对喷杆模型进行动力学模态仿真分析，得到各振动方向有效质量参与量0.85以上时，喷杆前60阶固有频率均在120 Hz以下，振型主要集中在垂直方向振荡和翻转。采用锤击法对喷杆进行动力学模态试验，对比仿真分析和试验结果得出:喷杆前10阶模态频率差均＜7%，各阶振型对应的MAC均＞0.9，喷杆模态仿真模型正确和结果可信。研究结果可为喷杆振动特性和振动性能分析提供依据。      

基于模态规划法的履带拖拉机车架振动分析与优化

为优化拖拉机车架振动参数,改善驾驶舒适性,本文基于模态规划法对履带拖拉机车架进行振动分析与优化。现场测试了履带拖拉机田间行驶工况下车架X、Y、Z方向的时域振动参数,采用傅里叶分析法获取振动的线性自功率谱参数,数据表明加速度峰值对应频率为8.125 Hz、21.25 Hz、42.5 Hz和85.625 Hz。建立车架有限元模型并进行模态求解,第2阶固有频率23.98 Hz、第4阶固有频率85.00 Hz与振动激励峰值频率之间的差值均小于3 Hz。采用模态规划法和响应面法优化车架模态参数,获取了各个因素对目标参数的影响规律,当两根支撑梁之间间距、支撑梁壁厚、支撑梁边长分别为149.90 mm, 5.01 mm和65.00 mm时,第2阶和第4阶模态频率最优。通过有限元仿真对最优解进行验证,仿真结果表明,第2阶固有频率和第4阶固有频率分别为48.53 Hz和89.97 Hz,对应的误差率分别是1.99%和1.03%,具有较好的优化效果。本文的研究方法和结论可推广至其他农业机械的振动优化分析。     

3-P(4S)并联平台振动特性分析与实验验证

为了研究3-P(4S)并联平台作为振动台的应用前景,根据其动力学模型构建了振动方程,并根据其驱动器特性对振动方程进行简化处理,得到其固有频率和正则固有振型,并在ADAMS仿真软件上对理论振动模型进行了仿真验证,误差范围在0.5%以内。对3-P(4S)并联平台的振动特性进行了分析,包括固有频率随运动位置变化特性和灵敏度特性。通过力锤敲击法进行了3-P(4S)并联平台的模态实验,对实验所得的时域信号进行傅里叶变换得到频域波形,其固有频率的实验值和理论计算值的误差在3%以内,验证了理论分析,说明3-P(4S)并联平台可应用于振动模拟及振动测试等领域。     

面向微耕机减振的扶手模态分析

为了降低西南地区广泛应用的微耕机扶手处的振动,得到扶手的振动特性至关重要。为此,在UG中建立了扶手的三维模型,应用ANSYS软件和LMS test.lab系统分析了扶手的自由模态和试验模态,分别得到了扶手前6阶固有频率及振型,通过对比可知两者振型一致,频率的平均相对误差为4.24%,仿真结果的精度满足要求。进而,分析了扶手的约束模态,得到了其前6阶模态值,前4阶频率分别为13.02、17.22、28.57、77.88Hz;1阶振型是Y轴的横向振动,2阶振型是Z轴的上下振动,3阶固有频率处发生了扭转振动,4阶振型是Z轴的弯曲振动;各阶振型在扶手与人手接触处的位移量最大。     

超低比转数自平衡多级离心泵转子模态分析

为了掌握多级离心泵转子振动特性,避免泵运行中发生共振,保证水泵运行的稳定性,基于软件ANSYS Workbench对超低比转数自平衡多级离心泵转子进行模态分析.计算对比干态无流场预应力、干态有流场预应力及湿态有流场预应力3种情况下泵转子各阶次的固有频率,并提取泵转子的前8阶模态对应振型进行分析.结果表明:3种情况下,转子各阶反进动固有频率均小于同一阶次下的正进动频率;干态有流场预应力相比无流场预应力情况下各阶固有频率略有提高,说明流场预应力对泵转子起到一定的应力刚化作用;湿态下水对转子的质量力、黏性以及阻尼的影响会显著降低了泵转子各个阶次的固有频率,湿态下水的附加力对转子的模态影响更为明显;对比转子的前4阶振型,发现3种情况下转子各阶次的振动形式和最大振幅出现位置基本相同,其中第三阶为绕轴心的扭转振动,其余3阶振型对应为不同方向和不同形式的弯曲振动.     

制冷机组发动机隔振仿真分析及机架结构优化

利用已建立的制冷机组发动机隔振系统动力学模型及其解耦分析,运用ADAMS10.0建立了发动机隔振系统现有支承和半解耦支承形式的仿真模型,并进行线性模态分析。分析表明：发动机现有支承存在严重的振动耦合;采用半解耦支承形式,其质心的动态响应显著减小,即X和Y方向的位移减至0.79811mm和1.6095mm,解决了发动机的振动耦合问题。运用I-DEAS8.0软件,对原机组的机架进行了振动模态分析和动态响应仿真分析,现有机架固有频率54.6Hz时发生整体变形,最大变形为1.08mm,原机架的整体动刚度差;通过对原机架的结构改进,使机架发生整体变形的固有频率提高到129.5Hz,机架最大变形减小为0.359mm,显著改善了机架的结构动态性能,提高了制冷机组的动态工作性能。     

基于ANSYS Workbench的马铃薯茎叶清理装置模态分析

运用三维造型软件Pro/E绘制了一种牵引式马铃薯联合收获机茎叶清理装置的实体图,应用ANSYSWorkbench有限元分析软件,对其建立有限元网格模型,进行有限元约束处理,通过对清叶装置进行模态分析,得到了清叶装置前6阶的振型图.通过对振型图的分析可以发现;清叶装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中第1阶和第2阶主振型由沿轴向窜动、绕轴向转动和切刀刀片左右摆动组成;第3阶到第6阶各阶频率比较接近,其主振型为切刀刀片左右摆动.通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性.同时,也为其它动态特性的分析,如谐响应分析、瞬态动力学分析等提供了前期基础.