风电机组纯钢塔架和组合式塔架动力特性对比研究

对某风电场2.0 MW风电机组120 m高单管式风力发电钢塔和钢-混凝土组合式风力发电塔的振动进行长期监测,分别采用峰值拾取法(PP)和随机子空间法(SSI)对塔架的模态参数进行识别和分析,并与数值分析结果进行对比。结果表明:两座塔架的振动主要以前三阶模态为主,高阶模态的影响不可忽略。相较于钢-混凝土组合塔架,纯钢塔架受塔顶叶轮转动的影响更大,更易发生共振。模态阻尼中气动阻尼占比较大,其与环境风速和桨距角关系密切,与风速呈非线性关系,并且在桨叶变桨时变化明显。对比实测识别和数值分析结果发现,两座塔架的模态频率以及混塔的振型数值分析结果与实测结果比较吻合,钢塔的振型数值分析结果与实测结果存在差异,在运维养护时应重点关注。

高速齿轮传动系统动力学特性研究

针对高速齿轮传动系统工作过程中的冲击振动问题,以某齿轮传动系统中三根高速轴上的齿轮为研究对象,利用ANSA有限元前处理软件建立带轴承的多级平行轴齿轮传动系统模型。采用瞬态动力学仿真分析与模态分析相结合的手段,研究了弧齿锥齿轮以及渐开线直齿轮在复杂轮系中的非线性动力学特性。结果表明:在高速齿轮传动系统中,轴的弹性、轴承游隙以及来自其他齿轮副的动态激励会导致齿轮副发生偏载、啮合力增大、啮合稳定性变差以及低频共振等异常现象。

新型橡胶柔性齿轮的制备及其结构和性能分析

制备一种新型橡胶柔性齿轮并通过有限元技术对其丁腈橡胶(HNBR)阻尼环结构进行设计,确定HNBR阻尼环外径为52 mm时其内径为46 mm最佳。对新型橡胶柔性齿轮进行模态有限元分析,得到新型橡胶柔性齿轮的模态特性,证明新型橡胶柔性齿轮能够更好地避免共振现象。通过模态试验,研究不同温度下新型橡胶柔性齿轮的固有频率变化,得出新型橡胶柔性齿轮的1阶固有频率随着温度的升高而减小的结论。本工作为新型柔性齿轮动力学性能的研究奠定了基础。

有轨电车弹性车轮降噪板的设计及性能分析

为降低有轨电车弹性车轮噪声,设计一款弹性车轮用降噪板。首先,使用ANSYS有限元软件对弹性车轮动态特性进行仿真分析,得到其模态参数并确定四种降噪板设计方案。然后通过仿真选出最佳方案,制作实物,并在半消声室进行对比试验。实验室条件落球激励下,主要关注模态(0,3)的阻尼比增幅达到233%,激励点的振动加速度级减少3.4 dB,模态辐射噪声减少3.5 dB(A);降噪板对径向模态的平均降噪值达到2 dB(A),对轴向模态的平均降噪值达到9.66 dB(A)。研究结果表明:阻尼层厚度为1.5 mm、约束层厚度为1 mm的交错约束阻尼结构的降噪板有着最好的减振效果,该降噪板对弹性车轮的轴向模态的振动和声辐射有着明显的抑制作用,预计能有效降低有轨电车的曲线啸叫。

齿轮系统有限元模态分析

将齿轮系统划分为传统系统和结构系统两部分 ,通过轴承把两者耦合起来。采用有限元方法 ,建立了实际单级齿轮减速器的有限元动力学模型 ,在工作站上用 I- DEAS软件研究了该齿轮系统的固有特性 ,所得结果既后映了系统的动力学性能 ,又为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。

附加粘弹性阻尼齿轮结构的阻尼计算

本文结合模态应变能理论与２０节点有限元方法，提出了一种附加粘弹性阻尼结构损耗因子的计算模型和方法。以某实际齿轮附加阻尼结构为例，进行阻尼计算，研究了如何提高阻尼处理的效率，并得到相应实验的验证。该方法克服了已有粘弹性阻尼结构计算方法只能对简单理想结构建模的局限性，能够简便有效地应用于实际粘弹性阻尼结构的阻尼预测和优化。这对阻尼的工程应用具有较大的理论和应用价值。

多粘弹性胶膜夹层约束阻尼梁损耗因子分析

研究了嵌入多粘弹性胶膜夹层约束阻尼梁结构的固有频率及损耗因子分析的一种有限元方法。基于分层离散的LayerWise理论推导了阻尼梁单元的有限元计算程式。结合模态应变能法,建立了多阻尼层约束梁模态损耗因子的计算方法。将该方法与传统的复合单元计算方法及试验数据进行了比较。结果表明,该方法具有计算精度高、计算耗费小的优点,可应用于复杂多阻尼夹层复合结构的损耗因子分析和阻尼参数优化设计。

摆动活齿减速器系统有限元模态分析

针对摆动活齿减速器的结构特点 ,提出了摆动活齿减速器的有限元模型的建模方法。在UG18中建立摆动活齿减速器的三维实体装配模型 ,将模型输出为Parasolid文件 ,并读入ANSYS ;在划分网格后 ,在Volume之间的界面上定义接触单元 ,同时 ,采用了精度比较高 ,而且计算规模又可以接受的单元网格划分方法 ,得到了网格划分图。最后 ,利用BlockLanczos方法求出了摆动活齿减速器固有频率和振型。模态分系的结果对产品的设计和改进具有一定的指导意义。

基于Layerwise理论的共固化粘弹阻尼复合材料动特性分析

共固化粘弹性复合材料兼具结构承载和阻尼减振功能。针对传统的混合单元法在应用于粘弹性夹层复合材料结构阻尼性能分析时存在着前处理困难、计算规模大、精度低以及难以考虑正交各向异性铺层自身损耗能力的缺点,推导了一种基于Layerwise离散层理论的四节点四边形复合材料层合板单元,并利用直接复特征值解法建立了共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析方法。将该方法应用于不同的阻尼结构,分析结果与文献中已公开结果和混合单元法的计算结果进行了对比验证。结果表明,基于离散层理论的层合板单元具有计算精度高、前处理建模简单和计算规模小的优点,可有效应用于复杂共固化粘弹性复合材料结构的阻尼性能分析和设计。

基于Solid Works和ANSYS某舵机齿轮装配体模态分析

固有频率和振型是承受动态载荷结构设计中的重要参考指标,模态分析可以确定一个结构的固有频率和振型。基于Solid Works及其插件Gear Trax对齿轮装配体进行三维参数化设计,然后通过特殊接口导入ANSYS中,对其模态进行有限元求解。针对静态线性模态分析方法不能满足高速旋转和频繁变速工况的实际问题,通过求解两种临界状态的固有频率,从而确定该系统固有频率的范围,有效地解决了类似问题。

新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比计算方法

为确定新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比的合理取值,基于阻尼等效前后复频率相等原则,利用复频率和组合结构材料阻尼比之间的关系,提出新型波形钢腹板组合箱梁各阶模态等效阻尼比计算方法。采用有限元软件建立3个新型波形钢腹板组合箱梁的动力分析模型,利用该方法计算得到该新型组合结构等效阻尼比并与实测结果进行对比。结果表明:采用该方法求得的新型波形钢腹板组合箱梁等效阻尼比与试验测试结果吻合较好,进一步可说明该方法物理意义清晰明确,能够较准确地反映新型波形钢腹板组合箱梁的阻尼耗能特性。建议在对新型波形钢腹板组合箱梁进行动力特性分析时,等效阻尼比取为0.03。

基于结构阻尼的机械结合部动力学模型研究

机械结合部的阻尼由连接界面之间的相对滑动产生,为结构阻尼,因此提出了一种基于结构阻尼的结合部动力学模型。该模型通过刚度和结构阻尼对机械结合部进行等效,模拟结合部的动力学特性。为了对模型进行验证,设计了一组试验进行研究。首先利用DASP系统对试验件进行模态试验,得到模态参数和模态振型,然后根据模态试验数据识别机械结合部动力学参数。基于新模型的有限元复特征值分析结果与模态试验分析结果误差较小,表明结合部动力学模型在设置适宜的参数时,能够模拟机械结合部的动力学特性,验证了模型的可行性。

基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析

研究了直齿圆柱齿轮的固有振动特性,采用有限元法建立了直齿圆柱齿轮的动力学模型,通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析,得到了齿轮的低阶固有振动频率和主振型,可以为齿轮系统的动态设计提供参考,同时也为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。

齿轮箱固有特性数值模拟和试验研究

齿轮系统由传动系统和结构系统两部分组成 ,其中结构系统的动态性能对整个系统的影响最大。本文采用有限元方法 ,建立了实际单级齿轮减速器的齿轮箱有限元动力学模型 ,在工作站上用 I- DEAS软件研究了齿轮箱的固有特性 ,并用试验模态分析方法验证了固有频率的数值模拟结果。所得结果既反映了箱体的动力学性能 ,又为齿轮系统的动态特性分析奠定了基础。

粘弹性自由层阻尼管的有限元建模与试验研究

U型管是工业应用中的常见结构,也是振动破坏的多发部件。分析了局部黏附粘弹性沥青阻尼层U型管结构的动力特性。考虑弯曲成形过程中的厚度与截面形状变化,建立了自由层阻尼管的有限元精确模型,采用迭代法计算粘弹性结构的固有频率,进而采用模态应变能法,求得各阶模态附加的阻尼比。通过对有限元结果和试验结果的比较,验证所建立的有限元模型的正确性。最后,基于正交试验表,对阻尼层的粘贴宽度,厚度,位置等进行了试验研究,指出三种因素的对结构固有频率和阻尼比的影响,为复杂管道的减振设计提供了参考依据。

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及其试验研究

本文在数值计算和试验的基础上研究了阻尼夹层板的动态特性和振动响应计算方法。在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元。将三层板都看成Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,考虑了偏心阵的作用,大大简化了计算程序。粘弹性采用常复数模型,用求解复特征值的方法求得了其固有频率和损耗因子。在此基础上编制了相应的有限元计算程序,进行了较详细的数值计算与分析,并讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,得到了有工程应用价值的一些结论。同时分别对单层铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态试验和响应试验,识别了结构的阻尼,验证了理论计算的正确性。本文还给出了阻尼夹层板结构动力响应的一种近似计算方法:将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼以比例阻尼的形式给出,利用试验得出或估算公式给出结构模态阻尼,采用直接积分法求解。计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析。结果表明了该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法。

基于Pro/E和ANSYS的变速箱斜齿轮的参数化精确建模及模态分析

从斜齿圆柱齿轮的成形原理出发,用准确的数学方程进行描述,并在Pro/E中予以模型的生成,并将斜齿圆柱齿轮的画法参数化,可以迅速完成任意的圆柱斜齿轮的三维模型的建立。同时利用Pro/E和ANSYS的专用接口,将在Pro/E中建立的三维实体模型导入到ANSYS中,利用ANSYS的有限元分析功能,对斜齿圆柱齿轮进行模态分析,得到其在各阶模态下的固有频率和固有振型,为齿轮的优化设计及应用提供理论依据。

大功率减速器弧齿锥齿轮模态分析

用Pro/E对大功率减速器的弧齿锥齿轮进行建模,并采用ANSYS Workbench有限元分析软件,对其进行线性静力学分析和模态分析,得出了齿轮的固有频率和振型,为该减速器齿轮传动系统的动态设计提供了一定的参考。

运用有限元分析的阻尼板优化设计

根据阻尼板各阶损耗因子与各材料应变能之间的关系,利用有限元软件AN SY S对5层阻尼圆板的前4阶损耗因子进行了有限元分析计算,并选取它们的倒数和为目标函数,再次应用AN SY S软件中的优化模块对阻尼圆板的各层厚度进行了优化设计。通过对一块5层阻尼板的优化仿真,使得阻尼板前4阶的阻尼损耗因子较优化前有较大幅度的提高,使其在工作环境中具有更好的减振性能。

直齿圆柱齿轮有限元模态模型修正

在对直齿圆柱齿轮结构动力学特性进行准确可靠的分析时,有限元模态模型的准确性至关重要。将初始有限元模型计算的固有频率和试验模态测量的固有频率进行对比,以ANSYS优化设计模块为基础,将有限元模态模型修正问题转化为求解直齿轮固有频率计算值与试验值的相对误差绝对值和的最小值问题。计算结果表明,有限元模态模型修正后前6阶固有频率最大相对误差由2.99%降为1.24%,显著提高了直齿轮有限元模态模型的精度且为有限元模态模型提供了相应的阻尼特性,保证了进一步的动力学特性预测分析的准确性。