发电机定子绕组端部模态试验分析

发电机是电力生产的关键设备之一,其安全稳定运行对于供电的可靠性有着极为重要的作用。通过锤击法对某电厂发电机定子绕组端部进行模态试验分析,获得定子绕组端部的动力特性及线棒、引线固有频率,以指导定子绕组端部大修期间的检查维护,确保汽轮发电机在运行期间不发生较大振动或共振,提升机组安全运行水平。

面向空间压紧堆叠结构的数字孪生模态试验方法

压紧堆叠结构由于对整流罩空间利用率高、入轨后易于分离再组装等特性,在空间太阳能电站、大型天线等空间结构中具有应用潜力。压紧堆叠结构组件多、连接形式复杂,基于离散加速度传感器的模态试验方法无法监测到结构全场模态信息,对于局部连接结构的模态难以评估。因此对一种面向空间压紧堆叠结构的数字孪生模态试验方法进行了研究。首先,建立压紧堆叠结构的高精度仿真模型并进行模态分析,得到结构振型;然后,使用锤击法开展模态试验并采集加速度传感器数据;最后,对仿真分析数据和试验传感器数据进行数据融合,构建压紧堆叠结构数字孪生体,实现全场模态的实时监测。数字孪生体振型预测精度达到99.7%、基频误差为2.6%,从传感器采集数据到完成数字孪生体计算和云图显示,用时2 s。结果验证了提出方法的高预测精度和效率,表明了该方法对提升空间结构模态试验监测范围的有效性。

某型号运载火箭发射场模态试验技术

目的在取消传统的自由-自由状态全箭模态试验的前提下,通过发射场自由-固支状态模态试验获取某型号运载火箭的模态参数,为火箭总体设计提供依据。方法基于成熟型号相同部段的仿真模型和模态试验数据基础,建立高精度的全箭三维动力学模型,预示结构模态参数,为发射场模态试验的激励方案和测量方案等提供指导。通过多点全相干步进正弦激励模态试验方法,运用测试得到的“伪频响函数”进行参数识别,从而获取结构的模态参数。结果获得了发射场竖立状态下全箭前4阶弯曲模态和1阶扭转模态,基于“伪频响函数”的识别结果与真实频响函数的识别结果频率最大偏差为0.82%,阻尼比最大偏差为1.89%。结论某型号运载火箭的发射场模态试验为火箭总体设计提供了关键参数,型号首飞成功验证了该技术的可靠性,也为获取火箭模态参数开辟了一条新的路径。

基于模态试验的碳纤维复合材料参数识别

提出一种碳纤维复合材料参数识别的方法,以层合板单边约束模态试验获得的模态数据为基础,将实测频率与有限元计算频率之差的平方和作为目标函数,把参数识别问题转化为优化问题。对材料参数进行敏感性分析,通过遗传算法识别出复合材料层合板的材料参数。对同一层合板进行自由边界条件下的模态试验,比较使用识别前和识别后参数的计算-实测模态频率误差。结果表明:对同一层合板,使用识别后参数自由模态频率的计算-实测差值更小,说明该方法能准确识别碳纤维复合材料层合板的性能参数。

简支梁桥模态试验测点布置方式研究

《公路桥梁荷载试验规程》仅规定了桥梁模态试验时最少测点布置方式,导致模态试验数据在桥梁运维中利用率不高.为了揭示桥梁损伤与模态试验数据间的关系,基于结构动力学和损伤力学基本理论,以简支梁桥为研究对象,构建模态柔度曲率、模态柔度差曲率、模态柔度曲率差及模态柔度均值曲率差改变率等基于模态柔度矩阵的损伤识别指标,在此基础上对模态试验时拾震器的布设方式及模态数据的阶数对识别效果的影响进行研究.结果表明:模态试验时按主梁16等分布设拾振器得到的模态数据能较好完成结构的损伤识别;识别指标宜采用模态柔度曲率差;高阶模态的测试数据对损伤识别影响不明显,简支梁桥利用一阶模态试验数据构件的识别指标就能较好识别出结构的损伤.

船用膜片联轴器的膜片组件简化建模方法及模态试验

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传统的薄层单元法计算效率更高。将结构分割法模型的模态仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,结构分割法模态分析得到的振型与试验测得的前三阶振型吻合较好,固有频率误差均在10%之内,验证简化模型仿真的正确性,可为船用膜片组件结合部动力学快速有效建模提供思路。

高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价

【目的】为了更好地满足高层胶合木建筑楼盖结构的住户居住舒适性等客观要求,提出对其合理评价及减振措施与方法。【方法】本文利用瞬态激励法、环境激励法和频谱识别法分别对同一栋6层胶合木结构建筑的A,B,C三个不同尺寸房屋进行试验模态现场测试研究,对C房间楼盖频谱识别法测试的振动特性进行有限元分析,评价了该胶合木结构建筑楼盖的动力特性和整体振动舒适性。【结果】研究结果表明,A房间楼盖结构的一阶弯曲频率为27.50 Hz,横向二阶弯曲频率为34.75 Hz,纵向二阶弯曲频率为53.25 Hz,一阶扭转频率为56.25 Hz。该房间楼盖底部的加强筋木横梁增大了楼盖结构的横向刚度,但并未抵消纵向排列的胶合木楼盖所导致的各向异性,其楼盖整体的纵向刚度大于横向刚度;A、B、C三个房间楼盖结构的基频值分别为27.5、13和18 Hz,均符合自振频率与跨度的关系式要求,频谱识别法与有限元计算模态分析得到的C房间一阶固有频率非常相符。【结论】胶合木建筑楼盖结构的木横梁起加强其整体刚性作用,并提高了其居住舒适度。由于木质楼板的各向异性,在其宽度方向上设置加强筋木梁尤其重要。该胶合木建筑楼盖整体上满足建筑固有频率规定的舒适度水平要求,瞬态激励和环境激励方式下的试验模态法、频谱识别法,能够有效应用于木建筑楼盖舒适度的测试,具有现实可靠性。

多点阵集成结构模态试验及仿真分析

以某大集成顶部控制安装板为例,对其进行了模态试验和仿真模型修正。首先介绍了模态试验的原理,并对模态试验的测量点位置、试验步骤进行了简述。然后为了多维度了解其固有振动特性,进行了不同边界状态的模态试验,具体包括内部设备装配前的自由边界状态以及设备装配后的自由边界和固支边界状态。最后通过模态指示函数验证了试验结果的准确度和精度,获取了振动模态参数(固有频率、振型、阻尼比等),并与模态仿真结果进行了对比分析。结果表明,修正后的顶部控制安装板动力学有限元模型能够用于后续的振动特性分析和优化设计。

载人运载火箭全箭模态试验

介绍载人运载火箭全箭模态试验技术,给出了火箭全部可靠性模态数据,及飞船内关键设备的振动数据。通过对数据分析,认为:船箭耦合远比星箭耦合复杂;代替低空逃逸发动机的配重对火箭的频率特性影响不大;试验取得的全部模态数据可靠,为稳定系统设计、船箭耦合动态分析及火箭飞行过程中宇航员的振动环境提供了实验依据。

运载火箭模态试验仿真技术研究新进展

针对传统数学模型修改技术无法解决大型工程问题的局限性,为了实施模态试验仿真,提出一套适用于航天器复杂结构模型修改新技术,称之为子结构试验建模综合技术。简要综述在运载火箭模态试验仿真技术方面研究的新进展,并介绍两个应用实例:一是CZ-2E运载火箭全箭模态试验仿真与预示,用介绍的模态试验仿真技术成功地预示运载火箭模态参数,预示的模态与随后进行的实尺运载火箭模态试验所测到的模态非常一致,进而验证介绍的仿真技术的可靠性;另一个是CZ-2F载人运载火箭全箭模态试验仿真,它为箭船耦合动力学分析提供了可靠数学模型与数据。这两个大型工程应用实例说明了运载火箭模态试验仿真技术的工程实用性。

智能四驱汽车分动器壳体有限元分析与模态试验

基于有限元分析和模态试验方法进行了智能四驱车辆分动器设计分析。首先将模态试验和有限元分析相结合,进行了分动器的模态试验,并验证了模型的准确性;接着基于建立的分动器模型,利用Romax软件进行了不同工况下分动器壳体的轴承受力分析,加载更为精确的边界条件,进行了准确的分动器壳体的静力学和疲劳分析。实例分析结果表明,该款分动器在极限工况时的最大主应力达到196.8MPa,超出了材料的许用应力。对分动器结构进行了改进,通过改进前后的对照分析,发现改进后模型的应力和位移量明显减小,符合设计要求。

自卸汽车车架模态试验与分析

针对某自卸汽车在使用过程中出现的横向抖动问题,采用试验模态分析技术对车架动态性能进行了分析,得到了该车架的各阶模态频率、模态阻尼以及模态振型等。分析结果表明,该自卸汽车车架前部刚度较弱,当激励频率接近或等于5.75Hz和10.36Hz时,可使车架共振产生横向抖动。从而为进一步研究整车振动、疲劳、噪声等问题奠定了基础,也为车架结构的优化设计提供了参考依据。

基于汽车振动的模态试验方法探究与应用

文章介绍了进行基于汽车振动的模态试验时应遵循的模态试验理论、模态试验方法及确保测试精度的相关措施,并对某重型卡车驾驶室的模态试验过程进行了简要陈述,通过该试验所得MAC图可知试验获取的模态参数非常可信,并且通过分析、研究模态振型图发现了该重卡驾驶室结构的薄弱环节,从而为该结构的改进及优化提供了重要的参考依据。

CFRP拉索斜拉桥模态试验与分析

采用环境脉动法对CFRP拉索斜拉试验桥进行模态试验。联合采用峰值拾取法和互功率谱(PSD)法来识别模态参数,并将其与有限元模型计算结果进行对比分析;按等轴向刚度准则将CFRP索替换为钢索,比较不同索模型的动力特性。结果表明:实测结果与计算结果基本吻合,相对钢索,CFRP索斜拉桥自振频率有所提高。

基于模态试验的某火炮身管有限元模型修正

针对某火炮刚柔耦合发射动力学中柔性身管有限元模型精度低的问题,提出一种基于支持向量机响应面模型修正理论和模态试验的身管组件有限元模型修正方法。应用ANSYS有限元分析软件对某火炮身管与支架装配体进行模态分析,提取前6阶模态的固有频率和振型,为验证模型,设计了模态试验方案,实测了火炮身管与支架装配体的模态信息。基于有限元模型数据与实测数据的相对误差,采用支持向量机响应面模型修正方法对身管与支架装配体弹性模量和密度进行修正。MAC模型确认结果和动力学模型应用结果表明:修正后的身管组件有限元模型精度有了大幅度提高,能更加真实地反映身管组件的结构特征,为射击精度分析提供了更加准确的模型基础。

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。

基于模态试验的客车白车身动力学模型修正研究

本文以壳单元为主,建立了某客车白车身详细动力学模型。并以客车白车身模态试验结果为依据,通过调节各构件间结合面的连接刚度和车身上的质量分布,修正了模型,得到了与实际结构力学特性相吻合的数学模型,为进一步模拟分析奠定了基础。

模态试验激励点与响应点优化分析

有限元模型和试验结果的相关性分析的关键问题之一是确定最优激励点.给出了利用有限元模型和基于模态参与理论的新准则选择模态试验最佳激励点的方法,该新准则被称为模态参与变异系数准则.结合印制电路板案例,分别利用新准则和模态参与理论选择了最优激励点和次优激励点,通过对比论证了提出的新准则的准确性.此外,利用了系统等效缩减/扩展方法,用模态置信准则和共位模态置信准则来揭示不恰当的测试点带来的误差.结合印制电路板案例分析了测试点的选择对相关性分析结果的影响.案例表明,选择更好的测试点能够得到更好的相关性分析结果.

弯钢箱梁桥的动力分析及模态试验

针对大曲率弯钢箱梁桥的动力特性,通过大型有限元程序分别建立单梁模型、梁格模型及板单元模型,进行了数值仿真分析,同时利用力锤冲击法对室内模型进行了模态试验,并将试验结果与数值分析结果进行对比分析.结果表明,单梁法不适于计算横向模态,普通的梁格法可以较好地模拟弯箱桥竖向和扭转的动力性能,但不应考虑主梁静力计算时横向刚度的换算关系,同时论文提出了一种竖向梁格单元划分法,可以较好地计算弯箱梁结构横向的动力性质,证明梁格法模型可以用于计算该类桥梁的动力特性分析.

轻型卡车车架模态试验及有限元模拟分析

文章针对某轻型载货车车架就测点布置、激励方式、试验频段和激振点的选择等方面,给出了模态试验的具体方法,通过模态数据的采集、处理和分析,得到了车架的频响函数稳态图、十阶自由模态的固有频率及振型,并对结果进行了分析;通过对模态试验分析与有限元动力特性分析结果的比较,发现两者具有高度的一致性,该轻型载货车车架结构设计合理,表明了有限元动力特性分析方法可以直接评价结构设计,预估在一定使用环境下车架结构可能出现的问题,是一种有效的分析方法。