某型大尺寸进气道测量耙振动与应力相关性试验研究

为了解决应变计测量法在试飞中对测量耙应力难以监控的问题,对自行设计的某型大尺寸进气道测量耙进行振动试验,建立测量耙振动与应力的相关性,实现利用测量耙振动信息监视分析测量耙应力的目的。通过扫频和定频试验,得到了相应的振动和应变试验数据。通过试验数据分析,得到了耙的固有频率,并根据各测点应变与振动的相关性初步建立了耙的振动与应力之间的关系方程,为后续试飞中测量耙安全监控提供一定试验基础和依据。     

基于谐响应分析的复合结构测量耙应力仿真

通过仿真获取航空测量耙在极端振动条件下的应力分布,是开展测量耙设计验证及优化改进的重要手段。以某复合结构测量耙为研究对象,建立三维有限元模型,开展谐响应分析,获取测量耙各主要振型的应力分布。通过与振动试验结果进行对比,验证仿真结果的准确性。结果表明:采用谐响应分析获取的复合结构测量耙最大应力与试验结果相对误差不超过7%,说明这种方法具有较强的工程实用性。     

基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法

研究了多型航空发动机测量耙的结构。在满足工程要求的前提下,合理简化三维模型,建立了基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法。通过对两种典型的测量耙进行有限元模态分析,并与相应的扫频振动试验结果进行比较,结果表明:采用基于ANSYS的航空发动机测量耙模态分析法的计算结果较试验件扫频振动试验结果的误差不超过7%,低于工程可接受的误差要求,说明该方法的合理性,为新型测量耙的设计改进提供了重要依据。     

内部裂纹对轧辊振动特性影响的研究

建立了含内部裂纹轧辊的有限元模型,计算了轧辊的固有频率,分析了轧辊内部裂纹对轧辊固有频率的影响规律,为探索通过振动特性识别轧辊的裂纹损伤提供了依据.     

圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量

作为梁类结构动力学特性分析和损伤识别的重要参数之一,裂纹局部柔度可以有效地反映结构的损伤程度和特征。通过对梁结构进行动力学建模和振动测试,给出了一种基于固有频率的圆截面梁结构中裂纹局部柔度的测量方法。首先为了获得裂纹梁故障数据库,建立了圆形截面裂纹梁结构的有限元模型,进而绘制结构的前两阶固有频率影响曲面。然后对裂纹梁结构进行振动测试,采用测试所得的结构前两阶固有频率去截取结构的前两阶固有频率影响曲面,绘制出裂纹位置和裂纹局部柔度所对应的结构前两阶固有频率影响曲线,利用其交点测量出裂纹局部柔度。这种方法可以被用于圆截面梁中不同类型和形状裂纹的局部柔度测量。     

橡胶材料对复合测量耙结构强度影响规律分析

针对金属-橡胶复合测量耙及主体骨架耙体分别进行静强度分析、模态分析及随机振动分析,分析了橡胶结构对测量耙固有频率特性及振动应力的影响。研究结果表明,橡胶结构对测量耙静应力及整体刚性的影响几乎可以忽略;橡胶结构会导致测量耙固有频率降低,且随着频率增加,固有频率降低比率越大;橡胶结构使得金属-橡胶复合测量耙振动应力显著降低,相比于主体骨架耙体降低26.8%。     

振动疲劳试验寿命确定方法研究

提出了一种确定振动疲劳试验寿命的方法,首先基于有限元分析获得2A12铝合金简支梁试件的裂纹长度与试件固有频率的关系曲线,借助断裂力学失效准则,计算试件在试验载荷下疲劳失效时的临界裂纹长度,根据临界裂纹长度对应的固有频率能够确定试件疲劳失效时固有频率下降的幅度,从而根据振动疲劳试验固有频率跟踪控制技术确定停机标准,停机时所经历的循环数即为振动疲劳的试验寿命。该方法结合理论与实际,为振动疲劳试验寿命的确定提供了理论依据,统一了试验标准,并且在实际操作试验过程中容易操作,所得的结果安全可靠。     

谐振式疲劳裂纹扩展试验振动系统质点质量的软测量方法

谐振式疲劳裂纹扩展试验振动系统的质点由多个不同形状、材质的部件组成,对质点质量进行直接测量有很大的局限性。提出了一种针对此类振动系统质点质量的软测量方法,建立了系统三自由度振动力学模型和动力学方程,推导得到关于系统固有频率、弹簧刚度与质点质量关系的系统频率方程,通过有限元方法计算出不同裂纹长度下试件的刚度,通过固有频率测量实验方法测出裂纹扩展到不同长度时系统的谐振频率,将不同裂纹长度时系统谐振频率值及相应试件刚度代入系统频率方程中,得到以待识别质点质量为未知数的超定方程组,求解超定方程组得到最小二乘解,并通过后续处理得到振动系统的主振质量和激振质量。为验证该方法,进行了相关实验。实验结果表明:主振质量测量的最大误差为6.76%,表明所提出方法具有理论意义和应用价值。     

轴裂纹故障对齿轮耦合系统固有特性的影响

利用SolidWorks软件建立了齿轮-轴系耦合系统的模型,将其导入ABAQUS软件进行模态分析,用Lanczos法提取系统前九阶固有频率和振型,预估结构的振动特性,对系统的动态响应分析提供了理论基础。在从动齿轮轴上定义crack seam,建立了带有裂纹轴的齿轮耦合系统的有限元模型,并分析了其固有振动特性。对比正常耦合系统,分析了裂纹对齿轮耦合系统的固有特性的影响。结果表明,齿轮轴出现裂纹后固有频率降低,对振型的影响也较大,为齿轮轴裂纹故障的监测和识别提供了一定的理论参考。     

基于固有频率的呼吸式裂纹梁损伤识别方法

将呼吸裂纹梁简化为由扭转弹簧连接的两段弹性梁,在假定振动响应随振幅变化的基础上推导出呼吸裂纹梁的固有频率方程;考虑振动过程中呼吸裂纹的开合情况,假定裂纹梁的刚度是振幅的非线性函数,建立了呼吸裂纹梁的多项式刚度模型;结合等高线裂纹识别理论和方法,提出了一种基于固有频率的呼吸裂纹梁损伤识别方法,算例验证了方法的可行性与有效性。研究表明,该方法的识别精度取决于实验固有频率的精度。     

传感器质量对试件固有频率测量的影响分析

在测量试件固有频率的过程中,需要在其表面加装传感器,加装传感器引入的附加质量则会对实验结果产生影响.针对悬臂安装的试件,采用带有集中质量的悬臂梁振动模型,分析了集中质量对系统1阶固有频率的影响并计算了其变化规律,并通过实验和仿真对规律进行了验证.为方便在实验过程中快速分析传感器质量对实验测量结果的影响,给出了传感器质量对测量耙1阶固有频率影响的估算公式.有助于指导悬臂构件固有频率的测量,具有一定的工程应用价值.     

裂纹扩展过程中电磁谐振疲劳试验系统动态特性分析*

电磁谐振疲劳裂纹扩展试验系统是一种工作在谐振状态下测试金属材料断裂特性的试验装置,要求在裂纹扩展过程中精确跟踪系统的固有频率和控制试验载荷,为达到这一目的,需要对裂纹扩展过程中系统的动态特性进行精确的分析。据此,建立3自由度有阻尼电磁谐振疲劳试验振动系统的数学模型,采用ANSYS有限元法计算CT紧凑拉伸试件的刚度,研究不同材料试件刚度、系统固有频率,试验载荷幅频曲线、共振振幅在裂纹扩展过程中的变化规律,并进行相关试验,试验结果表明：系统固有频率计算值与试验测量值之间的最大偏差为1.9 Hz;系统动态特性仿真结果与试验结果能够较好地吻合。该研究结果为电磁谐振式疲劳试验载荷的高精度控制提供了理论依据。     

裂纹扩展疲劳试验测控系统研究

针对疲劳裂纹扩展过程中工作载荷的稳定性问题,建立了基于裂纹长度在线测量的谐振式疲劳裂纹扩展试验振幅控制系统,提出了基于裂纹在线测量的自适应改进爬山法、固有频率跟踪方法及振幅模糊PID控制方法。首先采用自行设计的测量系统测得了试件不同裂纹尺寸所对应的系统固有频率,开始疲劳裂纹扩展试验后实时测量了裂纹扩展过程中的裂纹长度,采用所提出的固有频率跟踪算法对系统固有频率进行了跟踪,同时采用模糊PID方法对频率跟踪过程中造成的振幅波动较小进行了控制。实验及研究结果表明,所提出方法在裂纹扩展过程中的振幅控制精度为2%,控制精度高、调整时间短,能较好地满足疲劳裂纹扩展试验的要求。     

基于谐响应分析的叶片裂纹故障诊断方法

在ANSYS中建立了裂纹叶片动力学分析的有限元模型,分别对裂纹叶片进行模态分析和谐响应分析,结果表明在静态下裂纹对固有频率的影响很大,在旋转状态下裂纹对固有频率影响有限,但会使谐响应幅值发生明显变化,基于这一特点,初步构建了叶片裂纹故障诊断算法结构,可为叶片裂纹在线监测与诊断提供依据。     

汽车仪表板横梁系统固有振动特性研究

测量了横梁系统在车身安装状态下的固有振动特性,并通过有限元计算得出横梁系统的模态参数,结果确定了横梁系统刚度较差的原因与横梁骨架和车身前围板刚度不足有关;然后基于有限元模型分析了横梁系统主要零件的板厚对固有频率、质量的灵敏度,发现不同零件对横梁系统的固有频率和质量影响程度存在差异;最后在OptiStruct中建立数学模型并优化零件板厚,使横梁系统总质量、固有频率和刚度之间得到了较好的平衡,改善了横梁系统的固有振动特性。     

离心式风机含裂纹叶片的试验模态分析

针对离心式风机含裂纹叶片振动特性,搭建了风机在自由悬挂状态下的试验模态分析平台,分别在无裂纹和不同裂纹深度等8种情况下对叶片固有频率及模态振型进行了试验研究。经试验研究与数据分析得:离心式风机叶轮结构固有频率随裂纹深度的增加而单调下降;裂纹越深,固有频率下降越快。该结论为风机叶片故障监测与诊断提供了基础。     

一种滚珠丝杠扭转振动模态的测量与分析方法

针对滚珠丝杠副驱动机构的扭转振动模态难以通过测量多点激励-响应的方式进行测量的问题,提出了一种新的测量与分析方法：在丝杠尾端安装高分辨率旋转编码器,利用高速计数卡分别测量该编码器及伺服电机码盘的角加速度信号,并进行频域分析;根据所建立的滚珠丝杠副驱动机构有限元-集中参数模型,通过数值计算并结合实验测量结果获得其扭转振动固有频率和振型。实例研究表明,所提出的测量和分析方法可精确获得驱动机构扭转振动模态的前两阶固有频率和振型。     

某风扇振动破坏的有限元模态分析及试验验证

针对某海洋平台天然气往复压缩机组中高压电机外风扇破裂问题,对风扇进行有限元振动模态分析,计算其固有频率和振型,同时通过试验模态测试验证了计算结果。模态结果表明,试验模态测试与有限元计算结果吻合良好;风扇1阶固有频率与转速3倍频接近,3阶固有频率与6倍频接近,容易引起低阶共振,且表现为弯曲和扭转的复合振动模态,是导致风扇破裂的主要原因。谐响应结果表明,风扇应力集中区域与风扇出现裂纹位置一致。     

径向激励下辐板型式对车轮振动声辐射影响仿真和试验研究

在半消声室内通过试验手段开展不同车轮辐板型式对车轮声辐射影响的试验研究,同时建立车轮有限元模型,基于Lanzos算法对其进行模态分析,结合仿真计算的模态振型和试验结果,对比分析3种辐板型式地铁车轮振动声辐射特性,获得精确的指向性测试结果并近似给出相应的经验公式。结果表明,通过仿真计算和试验得到的固有频率相差很小,通过有限元计算对车轮进行模态分析能够保证足够的精确度。径向激励下,车轮辐板型式改变,其固有频率、模态振型以及指向性均发生改变;斜曲型辐板和双S型辐板车轮的振动声辐射水平相当,双S型辐板车轮的声辐射水平比斜曲型辐板车轮的略大,而直型辐板车轮的振动声辐射水平最低,其总辐射声能量级比斜曲型辐板车轮和双S型辐板车轮分别小5.2 dB和6.5 dB。相关试验结果可为城市轨道交通低噪声车轮的设计和选型提供参考,也可以验证其他文献中数值仿真计算的正确性。     

基于有限元分析内部裂纹对球轴承外圈振动特征的影响

内部裂纹将减小轴承外圈的局部刚度,影响其模态参数并改变其振动特征。针对该问题,以球轴承外圈为研究对象,利用有限元法建立正常和含内部裂纹轴承外圈的有限元模型,分析裂纹对轴承外圈固有频率、模态振型及其曲率特征的影响。结果表明:裂纹使轴承外圈的固有频率减小,并改变其模态振型和曲率特征;在裂纹所在区域,轴承外圈模态振型曲率存在明显的突变现象。