古筝琴板的振动特性初探研究

木质乐器的好坏与木质板材的振动特性有着密切关系。以古筝为例,对琴板振动特性进行了理论分析与试验研究。分析了板的弯曲和扭转振动理论,得出琴板扭转和弯曲振动的固有频率值;通过自由振动试验和弯曲与扭转振动模态试验,得到琴板的自由振动时域图和频谱图及其弯曲振型和扭转振型图;通过理论分析与试验结果对比,验证了古筝琴板振动特性试验方法与结果的有效性,为古筝琴板及其他乐器木质板材的筛选与生产提供了一种有效的科学手段。     

轻型木结构建筑楼盖隔声技术的研究进展

轻型木结构目前在国外应用广泛,在国内常用于中低层居住式建筑,其建筑楼盖的隔声问题关系到用户居住的生活质量。主要介绍了国内外轻型木结构建筑楼盖隔声技术的研究进展,提出加速行业标准制订工作,重视建筑楼盖隔声理论基础性研究和不同激励方式下的试验方法研究,运用层板复合材料、动力学和声学理论等进行隔声楼盖结构优化设计等提高我国轻型木结构建筑楼盖隔声技术的主要措施,对于提升我国木结构建筑行业楼盖隔声技术,更好满足用户居住舒适度具有现实意义。     

基于有限元的箱型桥式起重机主梁模态分析

根据主梁的结构特点,利用ANSYS有限元分析软件建立有限元模型,对桥式起重机正轨箱形主梁进行模态分析,得出主梁结构前6阶的固有频率和相应振型,找出主梁振动的危险区域,为桥式起重机主梁结构设计和改造提供一定参考。     

四缸柴油机机体有限元模态分析及测试

建立某柴油发动机机体有限元实体模型,并应用ANSYS软件对该型号柴油发动机机体进行有限元模态分析,得到机体前10阶振型,根据前4阶振型特点设计相应的结构动态特性试验测试方案进行机体的动态性能测试。结果表明,试验值和有限元分析值能够很好吻合,有限元模型具有较高的精度。采用的计算方案能合理地反映机体振动,具有实用价值。     

汽车鼓式制动器制动鼓的模态分析

采用有限元分析法对汽车鼓式制动器制动鼓的动态特性进行理论计算和研究.建立了制动鼓的有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS对模型进行分析计算,得出制动鼓的各阶频率及振型,对计算结果进行了模态分析.在模态分析和模态振型的基础上提出了修改制动鼓的结构参数、材料参数以及在模型上添加质量块或加强筋的措施与方法,以错开各零部件的固有频率范围,降低振动噪声.     

摩托车车架振动模态测试与有限元法计算

摩托车车架是摩托车的重要零部件,在设计中应分析其固有频率特性,获得该车的主要阶模态下的振形,对研究车架的振动变形具有重要作用.运用有限元法计算得出了某型车架的主要阶频率和振形,并通过模态试验加以验证,试验结果证明了通过有限元法建立的模型的正确性.该研究方法在摩托车车架设计中具有实用性.     

下部隔墙对木楼盖竖向振动性能的影响

楼盖是水平方向分隔上下楼层空间的承重构件,是木结构建筑中不可缺少的一部分.但大跨度楼板阻尼小、柔性大、自振频率低,容易在人类活动与其他外界动力载荷作用下产生竖向振动,引起人们的不适;所以研究木楼盖的振动行为,找出提高振动舒适度的办法对大跨度木楼盖的推广和应用有重要作用.为了解大跨度木楼盖的振动性能,首先以12 m跨度齿...     

汽车驱动桥壳的有限元动态分析

根据汽车振动及有限元理论,建立了桥壳动态分析的力学模型,在计算机上利用先进的有限元分析软件ANSYS,建立桥壳的有限元动态模型,并进行了有限元的模态分析和瞬时动态分析。在模态分析中,桥壳有限元模型的固有频率及振型的计算结果与试验结果吻合较好;在瞬态分析中,可确定桥壳上各点承受随时间变化载荷的位移及应力等动态响应,从而完善了车桥的有限元动态设计方法。     

动态测试木材的泊松比

【目的】根据悬臂板一阶弯曲振形给出动态测试木材泊松比的方法,测试西加云杉木材试件径切板顺纹、横纹的泊松比和横切面横纹试件的泊松比;对西加云杉木材试件的测试结果,分析用悬臂板试件测量一阶弯曲频率,代入到悬臂梁的公式推算出弹性模量的精度;同时用低碳钢板的动态测试试验来验证动态测试木材泊松比方法的正确性,为在木建筑、家具、木材加工等行业中对木材力学性能测定研究工作提供借鉴。【方法】根据动力学原理,利用 YD-28A 型四通道动态电阻应变计和 CRAS 振动及动态信号采集分析系统等测试仪器,以敲击方式激励悬臂西加云杉木材、低碳钢试件的自由振动,通过滤波处理保留其基频振动,记录并显示基频振动的横向应变和纵向应变的衰减振波曲线,并从同一时刻的横向应变峰值与纵向应变峰值比值得泊松比。【结果】横向应变振波曲线的正(负)峰值对应于纵向应变振波曲线的负(正)峰值,说明横向应变振波曲线与纵向应变振波曲线的相位差为180°或横向应变与纵向应变是反向的;通过低碳钢板验证试验,从其振波曲线第一通道和第二通道读出峰峰值,计算它们的比值后取平均值,得低碳钢泊松比的测量值μ=0.28,符合其规范值为0.25～0.28的要求;西加云杉木材的径切面顺纹泊松比μLR与径切面横纹泊松比μRL测量值之比为10.6,即径切面顺纹泊松比比径切面横纹泊松比大一个数量级;用悬臂梁公式推算的弹性模量值比实际弹性模量值偏小0.7%。【结论】根据悬臂板的一阶弯曲振形测试泊松比的动态方法是行之有效的,具有快速、简便、精度高的优点;西加云杉试件的径切面顺纹泊松比比径切面横纹泊松比大一个数量级,体现了木材的各向异性;用悬臂板云杉试件测得的一阶固有频率,代入到悬臂梁理论公式推算的弹性模量值具有足够精度。     

国产人造板宽带砂光机功率谱密度和试验模态分析

以国产B229型四四砂架人造板双面宽带砂光机为研究对象,从易产生横纹缺陷入手,对其砂架部件、整机等分别采用试验模态分析(EMA)及功率谱密度法(PSD)来开展振动动态特性研究。在模态试验中,采取测量点固定、改变激振点的跑点测量方法,得到固定测量点对各激振点频响函数,并应用SISO频响函数识别法,通过频响函数曲线拟合来完成模态参数识别,获到典型的整机、砂架部件的频响函数图和接触辊的二阶振型图。通过PSD分析,获得砂光机的PSD图谱和激励频率等。     

定向刨花板剪切模量和弹性模量动态测试

【目的】研究定向刨花板(OSB)的各向异性,探讨OSB面内剪切模量动态和静态测试方法,以提供一种快速、简便、重复性好、精度高的动态测试方法测量和分析OSB弹性常数。【方法】应用ANSYS程序计算OSB自由板和悬臂板试件的振形系数,给出振形系数依赖于板长宽比和宽厚比的关系式,通过仿真计算、动态试验和方板静态扭转试验验证其正确性。动态试验测试OSB剪切模量试件从一块整张OSB上下料制作,分为3个方向,即沿整板纵向下料制作的试件(0°或x向)、横向方向下料制作的试件(90°或y向)和沿与纵向呈45°方向下料制作的试件;方板扭转试验测试OSB剪切模量试件沿整板纵向或横向下料制作;动态测试OSB纵向、横向和45°方向弹性模量以及面内剪切模量和45°方向剪切模量。【结果】OSB实测纵向弹性模量是横向弹性模量的2.89倍,45°方向剪切模量小于面内剪切模量。正交各向异性材料方板扭转试验测试剪切模量推算公式需用±45°方向应变测量值的差值进行推算,将其用于OSB,测得的静态剪切模量与动态测试的剪切模量相当吻合。【结论】OSB弹性模量具有方向性,纵向最大,横向最小,45°方向介于二者之间;自由板扭转振形法和悬臂板扭转模态法适用于动态测试OSB面内剪切模量,其正确性得到方板扭转试验验证;0°和90°OSB动态测得的剪切模量几乎相等,可作为OSB面内剪切模量Gxy的估计值;OSB不宜按单向复合材料处理,在理论分析时宜按正交各向异性处理,OSB45°方向的剪切模量G45°相似文献   

横向振动法测量结构用木材弹性模量

介绍了采用横向振动法测定结构用板材弹性模量的理论依据和基本方法,组建了一套悬挂式测试试验系统,该系统包括:脉冲锤、加速度计、计算机等。试验表明横向振动法可以有效测得木材试件的固有频率。测试时,激振点和拾振点间的距离应尽量远,如可以分别位于试材两端部附近。而悬挂方式,如采用弹簧或者软绳悬挂,基本不影响测试结果。试验结果表明,采用横向振动法测得的木材弹性模量值稍大于静态试验弹性模量测量值,但二者间具有显著的相关关系,说明可以采用横向振动法测量木材的弹性模量。为使该研究结论用于实践,开发出了基于简支梁振动原理的板材弹性模量便携式测量装置,该装置可有效测量板材的动弹性模量,继而对结构用板材进行应力分等。     

音板声学品质的主要影响因子及其评测方法

本文综述分析了实木音板声学品质主要影响因素—木材声振动特性、音板结构及加工工艺等,以及与木材声振动特性密切相关的木材密度、含水率、S2层微纤丝角、纤维素结晶度、年轮宽度、晚材率及其变异系数等参数。在此基础上介绍了评选优质原料、设计合理音板结构、控制制作工艺等控制音板声学品质的途径来,分析了音板声学品质传统主观经验判断评测方法的缺点,提出了模态试验分析法和基于ANSYS有限元评测法两种客观的评测方法及其重点研究方向,有利于研究和建立科学客观的音板声学品质评测系统。     

基于悬臂板扭转模态测试材料剪切模量

【目的】探讨基于悬臂板扭转模态测试正交各向异性材料(木材)和各向同性材料剪切模量的原理和方法。【方法】首先根据ANSYS计算的悬臂板一阶扭转振形,应用优化原理分别得到垂直和平行于板中面位移w和u的一阶扭转振形函数,然后借助能量法导出悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,该式中的2个振形系数通过与动能、扭转应变能和拉压应变能相关积分计算,从振形系数计算值的二元线性回归得到振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比的相关式。【结果】导出的悬臂板一阶扭转频率与板材弹性模量和剪切模量的关系式,只有在测出悬臂板一阶弯曲频率得到弹性模量后,才能应用这个关系式由悬臂板一阶扭转频率推算出剪切模量。【结论】导出了悬臂板一阶扭转频率与弹性模量和剪切模量之间的关系式,其中振形系数依赖于悬臂板宽长比和厚宽比。该关系式动态测试剪切模量的正确性不仅得到低碳钢、轧制铝、桃花心木、白蜡木和轻木剪切模量仿真计算的验证,还得到低碳钢、西加云杉(径切面和横切面)、蒙古栎(顺纹)和油松(弦切面和径切面)等材料剪切模量的动态和静态试验的验证,且基于悬臂板一阶扭转模态与自由板扭转振形法测试木材或各向同性材料的剪切模量相当吻合。基于悬臂板一阶扭转模态提供了一个应用悬臂板频谱动态测试剪切模量的简便和快速的方法,该方法不仅适用于测试木材的3个主向剪切模量GLT、GLR和GRT,还适用于测试各向同性材料的剪切模量。     

共振板振动特性与钢琴声学品质主观评价的关系

选取俄罗斯远东红皮云杉、东北长白鱼鳞云杉、西藏林芝云杉、美国西加云杉4个树种的试件,每树种2块共制作8块共振板,采用基于打击音的快速傅里叶变换(FFT)频谱方法分析共振板的振动特性,计算得出共振板不同方向的动态弹性模量、纵波传播速度、共振板边部剩余试件动弹性模量及共振板制作钢琴后的振动传播响应时间.利用共振板制作成试验用钢琴后,采用专家主观评价的方式对钢琴的声学品质进行评价.通过分析共振板振动特性参数与钢琴声学品质主观评价得分之间的关系得出,共振板y方向的振动特性参数与钢琴声学品质主观评价得分项目之间呈一定程度或显著的线性相关,而x方向的振动特性参数与主观评价得分项目之间的相关关系明显弱于y方向.因此,通过改善共振板y方向的振动特性可显著提高钢琴的声学品质,也说明了共振板y方向的振动特性参数检测对于钢琴声学品质评价的重要性.共振板y方向的振动特性参数与钢琴声学品质主观评价得分之间的相关性大于x方向的相关性,这一规律与音板上高、中音区域的琴弦排列和音板的y方向接近平行、低音区域琴弦排列及y方向的夹角小于x方向的结构特点有关.     

组坯方式对正交胶合木双向板弯曲性能的影响

【目的】近年来，随着国家在节能减排方面的要求提高，以及大力倡导使用新型绿色材料，木材作为一种传统绿色环保的建材逐渐受到人们的青睐。正交胶合木（CLT）板是近年来兴起的一种建造现代木结构建筑的新型构件，具有良好的整体性、稳定性以及较高的强度。为了研究组坯方式对正交胶合木（CLT）双向板的弯曲性能，本研究采用2种组坯方式（三层交叉和四层交叉）制作了2组厚度相同的胶合木双向板试件，研究其静力弯曲性能。【方法】用于制作试件的原材料为兴安落叶松板材与聚氨酯结构胶粘剂，制作2组、每组2个共4个正交胶合木双向板试件，通过千斤顶在板的跨中施加单点集中荷载，同时测试和分析应变、挠度和极限荷载等数据，观察裂缝开展及破坏形态，研究胶合木双向板的弯曲性能，探讨其最终破坏特征和破坏机理；运用正交各向异性弹性薄板理论对CLT双向板进行了挠度分析，并与试验结果进行了比较。【结果】正交胶合木（CLT）双向板的破坏形态主要是板底横纹受拉破坏，当加载至极限荷载80%左右时，承载能力快速下降。对于相同厚度的CLT板，四层组坯与三层组坯相比，受弯承载力提高了22.7%。【结论】对两组胶合木双向板构件的结构力学性能（平均值）进行比较，三层正交胶合木双向板与四层正交胶合木双向板相比，厚度相同的双向板在四边简支的情况下增加板的胶合层数能提高双向板的整体承载能力。正交各向异性弹性薄板理论计算正交胶合木双向板弹性阶段的挠度值与试验值吻合较好，表明提出的方法合理、可靠。     

动态测定木材泊松比μ_(LT),μ_(LR)和μ_(RT)的电测法

【目的】给出动态测试木材泊松比的理论依据,提出一种简单易行且能提高测试精度的动态测试木材泊松比μLT,μLR和μRT的方法。【方法】从木材的应力-应变关系(胡克定律)和悬臂板一阶弯曲模态的应力、应变分析2方面阐述动态测试木材泊松比的原理和方法。对轻木、云杉、欧洲赤松、白蜡木、山毛榉5个树种木材,将其长宽比为6,5,4,3的弦切面、径切面和横切面制成悬臂板试件,应用ANSYS程序shell63单元计算其在一阶弯曲模态下的应变和应力,并通过应力、应变分析及平面应力状态下的应力-应变关系得到动态测定木材泊松比的应变花粘贴位置;同时采用静态试验验证动态测试泊松比的正确性。【结果】悬臂木板作一阶弯曲振动时,板内横向应变εy与纵向应变εx之比随距其悬臂端距离的增加而上升;横向应力σy与纵向应力σx之比在整个板内都很小,随距悬臂端距离的增加从正值下降到负值,存在一个σy等于零的位置,在此位置上横向应变与纵向应变之比的绝对值不仅等于泊松比值,而且等于ANSYS计算时输入的泊松比值,以此确定动态测试木材泊松比的应变花粘贴位置。【结论】动态测定木材泊松比μLT,μLR和μRT的十字应变花粘贴位置取决于悬臂板内横向应力σy等于零的位置。对于弦切面的悬臂板,十字应变花粘贴位置与板宽长比和板材密度有关;对于径切面和横切面的悬臂板,其十字应变花粘贴位置仅与板长宽比有关;瞬态激励测量应变花的横向应变和纵向应变频谱,一阶弯曲频率的横向应变与纵向应变的线性谱幅值之比得到泊松比的动态测量值;虽然木材的横向应力与纵向应力之比在其整个悬臂板内都很小,但因木材主向弹性模量相异很大,故在测试木材泊松比时不容忽视其横向应力σy与纵向应力σx的比值;动态测试木材泊松比方法的正确性得到轴向拉伸和四点弯曲等静态试验的验证,且木材泊松比动态测试值的分散性相对于静态测试值有所改善。     

SPF规格材弹性模量的动态测试及其概率分布

【目的】应用频率法精确测量SPF规格材的弹性模量,探讨应用威布尔分布分析其弹性模量数据的可行性。【方法】从南京北美木屋有限公司一批SPF规格材中随机抽取容量为300的样本作为试件,采用弹性绳垂直自由悬挂方式的支承结构对试件实现自由梁,模态试验验证自由梁的精度。在瞬态激励下,通过测试试件一阶弯曲频率,得其弹性模量值;应用应力波法验证频率法测试结果的正确性。对其测试数据采用Weibull分布拟合检验、威布尔分布和正态分布的K-S检验、SPF规格材总体弹性模量在给定值下的概率计算和SPF规格材质量评价的概率分布方法进行研究。【结果】频率法和波速法测得的弹性模量具有较好的相关性;从威布尔分布和正态分布在参数未知时的K-S检验结果可知,SPF规格材弹性模量不服从两参数威布尔分布(Eu=0),但服从于位置参数Eu大于最小测试值一半的三参数威布尔分布和正态分布;从SPF规格材总体弹性模量在给定值下的概率数据分析可得:以3 500,4 000,4 500 MPa为Eu的设定值时,计算的概率值稳定且基本相同,这时Eu设定值分别是弹性模量测试的最小值5 526 MPa的63%,72%和81%,因此推荐采用根据实测数据最小值的60%~80%作为位置参数Eu设定值的三参数威布尔分布进行概率计算;三参数威布尔分布和正态分布计算的SPF规格材弹性模量在给定值下的概率相等;从SPF规格材弹性模量的概率分布曲线和概率密度曲线可知,威布尔概率密度相对于它的均值(9 997 MPa)略显不对称性,弹性模量不超过7 000 MPa时,正态概率分布曲线略高于威布尔概率分布曲线,超过7 000 MPa后,则正好相反。【结论】模态试验验证了文中的试验装置实现了试件自由悬挂的支承条件,提出了频率法的测试方案,保证了一阶弯曲振动固有频率测试精度,可靠地推算出SPF规格材的弹性模量;瞬态激励频率法测试SPF规格材的弹性模量具有简便、快速、重复性好和精度高的优点;频率法和波速法测出的弹性模量具有较好的相关性,验证了频率法测试弹性模量的正确性;SPF规格材总体弹性模量服从三参数的威布尔分布和正态分布,并不服从于两参数的威布尔分布;正态分布计算的弹性模量不超过7 000 MPa的概率高于威布尔分布的计算值,在其他范围,2种分布计算的概率值是相同的;SPF规格材总体弹性模量的三参数威布尔概率密度曲线相对于均值略显非对称性;在确定威布尔分布参数时,推荐按最小试验数据的60%~80%设定位置参数Eu值;计算SPF规格材总体弹性模量均值、标准离差和弹性模量在给定值下的概率,除弹性模量在低端范围内、正态分布计算的概率高于威布尔分布外,其他范围计算的概率值相同;应用三参数威布尔分布和正态分布计算SPF二级规格材总体的弹性模量不超过8 000 MPa的概率分别为13.8%和13.6%。