细长桁架臂卸载反弹动应力分布规律及试验

为研究细长桁架臂在卸载冲击下的动态响应变化规律,提出了基于等效梁振型函数的桁架臂动应力分布计算模型。根据等效梁振型函数,探讨了卸载后桁架臂动应力分布假设,分析了影响桁架臂卸载反弹动响应的相关参数。以装备细长桁架臂的动臂塔机为对象,建立了桁架臂精细化有限元模型和起重机刚柔耦合模型,通过仿真辨识了应力分布模型的关键参数。实施了动臂塔机系列载荷卸载冲击试验,桁架臂上主弦杆的动应力试验值与理论计算结果误差小于7%,表明动应力分布理论模型与实际相符。通过理论模型预测了极限工况下桁架臂上主弦杆动应力分布状态,发现在最大载荷卸载条件下起重臂动应力峰值超过结构承载极限,为卸载条件下起重机关键结构的优化设计提供依据。

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。

飞机气动伺服弹性地面试验与分析方法研究

飞机气动伺服弹性地面试验可测试飞控系统与结构模态耦合特性,验证结构弹性模态频率范围内飞控系统稳定性,从而为气动伺服弹性模型修正和分析提供依据,进一步降低试飞风险。本文介绍了飞机气动伺服弹性地面试验的原理及方法,结合工程经验和教训对可能影响试验结果准确性的因素进行分析,提出相应解决措施,并对结构滤波器优化改进和试验数据处理分析等方法进行了研究。

基于流固耦合的航空导叶作动筒振动特性分析

针对航空发动机高压压气机导叶作动筒在剧烈振动工作环境中的易损问题,确定导叶作动筒在振动过程中的固有频率与相关振型,获取关键结构件在标准功率谱下的动态响应,通过有限元法建立了考虑流固耦合的非线性模态分析仿真模型。通过单一变量法利用仿真模型研究接触刚度、活塞位于不同行程位置对相关固有频率与振型的影响机制,发现关键接触位置的接触刚度因子取0.8能保证仿真准确度并满足接触刚度,工作过程中活塞在行程上的位置发生变化,对第二、三阶的固有频率影响较大。完成共振检查试验,实测固有频率与仿真结果对应良好,验证了有限元分析模型的准确性。基于模态结果,根据航空标准建立随机振动仿真模型,得到关键结构件在3σ下的应力及变形响应,为导叶作动筒结构优化设计提供依据。

结构模态耦合试验稳定性裕度研究及应用

针对某型验证机纵向伺服弹性稳定性裕度不足的问题,建立了基于结构模态耦合试验和仿真的分析方法。通过比较原型机与验证机之间传感器幅值裕度和响应曲线,初步判定传感器安装结构响应过大为此次裕度不足的主要原因。通过控制律仿真环节和机体动力学仿真环节建立了结构模态耦合仿真模型,模拟试验输入信号,获得传感器响应数据。通过结构模态耦合仿真,验证了倍频现象是导致传感器安装结构响应过大的原因,进而导致纵向稳定性裕度不足。提出了一种传感器支持系统可调频率动态控制装置,可有效提升结构模态耦合试验稳定性裕度。

德能湘江水电站机组与厂房耦合振动分析

德能湘江水电站将4叶片转轮改为5叶片转轮后,机组产生剧烈振动,并与厂房结构耦合振动,引发较大安全隐患。因此,对振源进行探索,并采用有限元分析(FEA)与计算流体动力学(CFD)方法进行计算分析,最后利用实测模态验证了相关结论。研究表明,水电机组与厂房耦合振动的原因为水轮机叶片转频与厂房结构的固有频率呈倍频关系。该研究对解决类似电站振动问题具有重要的参考价值。

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。

试验台齿轮箱系统耦合振动有限元模态分析

在Solidworks软件中建立齿轮箱系统的三维实体模型。综合考虑轴、齿轮、轴承、箱体等多种振动的影响,运用ANSYS有限元分析软件对整个齿轮箱系统进行耦合振动有限元模态分析,计算系统的固有频率、振型,为后继齿轮箱系统动态响应分析提供理论依据,并为齿轮箱系统故障诊断提供理论支持。

航天器与运载火箭耦合分析相关技术研究进展

本文以载荷分析为主要内容,概述航天飞行器结构动力学研究的一些进展.首先介绍航箭(航天器/运载火箭简称为航箭)耦合系统载荷分析基本思想.然后介绍以下3个方面的载荷分析方法:(1)采用基础激励理论初始载荷分析的近似方法;(2)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统分支模态综合法.导出采用约束模态质量界面加速度的航天器载荷计算方法;当仅考虑静定约束特殊情况时,退化的方程与Chen采用有限元法导出的方程相同.给出新航天器载荷瞬态分析技术,即一个以前的航天器/运载耦合系统载荷结果可以用来获得相同运载火箭发射一个新航天器结构的必要的载荷信息.(3)考虑航箭耦合影响的航天器/运载耦合系统模态综合法.包括:固定界面模态综合法,以及航天器/运载耦合的界面综合动态响应计算新方法.最后,介绍验证载荷分析技术.简要讨论验证技术的重要性,提出了采用试验与理论相结合的结构动态试验仿真技术,该方法包括了一套修正数学模型的新技术,称之为子结构试验建模综合技术.该方法已应用于复杂的结构建模.在进行CZ-2E运载火箭实尺模态试验之前,用建议的模态试验仿真技术给出CZ-2E模态参数的预示结果,并与随后获得的实际模态试验结果相比,两个结果彼此之间高度一致.这个结果证明了模态试验仿真技术已成功地预示了CZ-2E运载火箭的模态参数,验证了建议的模态试验仿真技术的可靠性.讨论了振动台振动试验仿真技术.介绍了振动台振动试验仿真的几个关键技术.包括:有限元模型修正技术,40t振动台系统台面控制仿真方法和D卫星振动台振动试验仿真.

基于盘/销装置的摩擦尖叫噪声研究

为了研究摩擦尖叫的产生机理,利用汽车制动盘、摩擦材料及铝合金圆销设计了一种长度可调的盘/销摩擦试验装置,进行了不同销长的摩擦尖叫试验。基于盘/销零件的约束模态试验结果,建立了装置的有限元模型。利用复特征值分析方法研究了销长、摩擦因数、载荷、速度和材料特性等因素对摩擦尖叫噪声的影响。结果表明:当圆销和制动盘间弯曲模态频率相近时会形成模态耦合,系统不稳定,产生摩擦尖叫噪声;通过改进系统结构、适当降低摩擦因数和调整材料特性可以减轻或消除摩擦尖叫。

6830 CR1型客车怠速振动问题分析及解决方法

对怠速状态下振动过大的客车进行现场振动测试及锤击模态实验,得到整车的振动频率成分及固有特性。通过振动分析得出影响该客车振动的主要因素是发动机转动传到底盘大梁的振动,与怠速车速密切相关。并对其底盘进行结构仿真分析,经过与模态测试对比,最终确定客车振动是怠速的工作频率与车辆底盘固有频率的耦合问题,通过改变底盘局部结构合理消除共振耦合现象。

基于RCSA与GA的铣刀刀尖点频响函数预测

基于响应耦合子结构分析法建立了铣刀刀尖点的频响函数预测模型,针对其中主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵难以理论计算和实验测试的问题,提出了基于实验模态测试与遗传算法寻优相结合的主轴—刀柄基座系统频响函数矩阵的优化拟合方法。以VMC850E型立式加工中心主轴系统为研究对象,基于上述方法对铣刀刀尖点频响函数进行了预测,并与其实测频响函数进行对比。结果表明：刀尖点的预测频响函数曲线与实测频响函数曲线符合较好,预测频响函数的固有频率与实测固有频率在0~4 000Hz范围内的相对误差小于4.37%。

直驱气浮平台工作模态的分析方法及实验验证

直驱气浮平台是集气浮支承、伺服驱动及机械结构为一体的精密运动系统,具有较复杂的振动性能,一般通过模态分析得到机械结构的振动性能,但在工程应用中,更需要获得驱动作用下平台工作时的振动性能。因此,为简单、快捷、准确地分析平台工作状态的振动性能,本文提出一种机电耦合的振动分析方法,即将驱动系统的伺服特性和气浮支承的气膜特性均等效成弹簧阻尼单元,建立机电耦合仿真模型,基于该模型分析得到平台工作状态下的振动模态。为验证该方法,采用LMS模态测试仪对平台进行模态测试,试验结果同仿真结果较一致,基于此方法分析计算得到的振动模态最大偏差为8.16%。模态实验表明所提出的机电耦合模态分析方法可以准确地分析平台工作状态的振动特性。

散体与连续体耦合系统的模态特性实验

为深入研究散体与连续体耦合这类包含复杂接触关系的系统的模态特性,以装载碎石的长方体箱体容器为研究对象,进行了模态实验方法研究.通过5组不同工况下的对比实验,探索了锤击激励和振动台激励在耦合系统模态实验中的差别和适用条件,并根据实验结果总结出散体物料百分比对结构整体模态特性的影响规律:车箱中散体物料百分比的不同会影响车厢整体的振动特性,随着物料的增多,结构的各阶频率下降,模态混淆现象逐渐增强,主要振型由弹性体振型转变为刚体振型.

静不安定飞机缩比模型跨声速颤振试验技术

全机缩比模型跨声速颤振试验是飞行器气弹设计验证工作的重要环节,借助该试验可研究跨声速区空气压缩性效应,并有效获得飞行器的跨声速颤振边界。通过总结、梳理多次部件级跨声速颤振试验研究经验,并基于某型翼身模态高度耦合的静不安定飞机全模试验研究,较全面地阐述了目前全模跨声速颤振模型设计、地面试验及风洞试验技术,可供工程应用借鉴。

基于Adams的传动轴-后桥系统耦合振动研究

以"十字轴万向节-传动轴-准双曲面齿轮副-圆锥滚子轴承-半轴"组成的传动轴-后桥系统为研究对象,基于动力学分析软件Adams,考虑中间支承的影响,建立仿真模型,得到了中间支承、后桥输入处以及半轴轮端在不同输入转速下的2阶(角)加速度幅值变化曲线,并确定了2阶幅值曲线的峰值位置。采用基于阶次追踪的台架实验研究,得到系统的1阶扭转振动固有频率为57 Hz,此结果与仿真分析结果吻合,证明了传动轴-后桥系统Adams仿真计算结果的正确性,解决了动力学仿真在研究柔性传动系统耦合振动特性尤其是模态参数获取时精度不高的问题。

基于ANSYS Workbench完井管柱流固耦合振动固有频率分析

试油完井工况下,处于高温高压环境中的管柱易受到压力、轴向力、温度以及流固耦合作用的影响而引发振动。以完井管柱为研究对象,在ANSYS Workbench中建立完井管柱的有限元模型,用六面体八节点单元进行了网格划分,并对流体和固体设置流固耦合交界面,分析了内压、轴向力以及流固耦合作用对完井管柱固有频率的影响。研究结果表明,完井管柱的固有频率随着管柱内压的增加而减小;完井管柱固有频率随着轴向力的增加而增加;流固耦合作用会降低管柱的固有频率。当管柱内流体为天然气时,管柱的固有频率减小1.4%;当管柱内流体为水时,管柱的固有频率减少18%,液体与管柱流固耦合作用对管柱固有频率的影响大于气体。该分析为试油完井管柱安全性评估和结构优化提供了理论支持。

基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数预测方法

为准确地获取铣刀刀尖点频响函数,提出一种基于铣刀精确建模的刀尖点频响函数的预测方法。该方法基于RCSA理论和Timoshenko梁理论,将机床-主轴-刀柄-刀具系统划分为机床-主轴-刀柄-部分刀杆和剩余铣刀两个部分,并将剩余铣刀细分为剩余刀杆、过渡段以及多段刀齿。将铣刀分为对称型铣刀和非对称型铣刀两类,并针对每类铣刀各部分分别进行精确建模。以多把2刃和4刃铣刀为研究对象,进行实验测试,比较本文方法、等效质量法预测的铣刀刀尖点频响函数与实测刀尖点频响函数之间的差异,分析结果表明:该方法比等效质量法具有更高的预测精度,所预测频响函数的固有频率与实测频响函数固有频率的相对误差在5%以内。

转子-叶片系统固有特性分析及试验研究

针对转子-叶片系统,采用能量法和集中质量法,建立了转子-叶片系统弯扭耦合运动微分方程,并在模型中考虑了叶片的截面特性、科氏力效应、离心刚化和旋转软化,还包括了转子的陀螺效应。通过对特征方程的计算,得到了系统的Campbell图。文中搭建了转子-叶片模态测试系统,通过测试结果与仿真结果的对比,验证了本文模型的正确性。本文还分析了圆盘半径对系统固有频率的影响,结果表明随着圆盘半径的变化,会出现频率转换现象。并且圆盘半径对轴扭转固有频率会产生一种软化作用,这种作用会随转速升高而变得更加明显。

时域和频域子结构试验模态综合方法的统一性

讨论刊用子结构模态试验结果获取组合结构模态参数的试验模态综合技术。在子结构界面刚性连接的条件下，基于实模态理论导出了频响函数综合方法的模态坐标形式的综合方程。通过对不可测量的高阶漠态的频响函数展开式的近似分析，证明了时域试验模态综合方法和频域试验模态综合方法的内在统一性。分析表明：时域和频域试验模态综合过程的实现的关键问题是连接界面自由度的合理简化。