90°V8柴油机整机结构动态响应分析

建立了90°V8柴油机整机结构的有限元分析模型,采用Lanczos法对整机组合体的自由模态进行了计算,得到了其同有频率和振型。在此基础上,考虑柴油机在额定工况下,以气缸燃气压力、活塞侧压力和主轴承作用力为主要因素,确定了柴油机所受的激励力,利用模态叠加法对柴油机进行了动态响应分析计算,得出了各阶模态的模态响应函数,为运用ATV技术求解内燃机表面辐射噪声提供了边界条件。     

4120SG柴油机机体动态特性分析

为建立准确的柴油机机体有限元模型,获取完备的结构动态特性,进行4120SG型柴油机机体的试验模态分析,利用LMS TestLab软件识别各阶模态参数,同时利用MSC.Patran和Nastran软件进行机体有限元模态分析,得到各阶计算模态,并计算试验模态和计算模态问的MAC值,验证所建立机体有限元模型的正确性.     

基于模态方法的柴油机机体结构建模技术研究

良好的建模技术已经成为影响柴油机计算模型精度与振动噪声仿真分析的技术关键。通过机体的计算模态和试验模态的相关性分析,对机体计算模型的合理性进行评价,并以特征灵敏度法作为结构动态特性修正的理论基础,确定结构模型动态特性的修正方向,从而建立高精度机体计算模型,同时,计算模型修改前后的模态置信度对比结果表明,基于试验与仿真模态的相关性分析在机体计算模型修改应用中是非常合理的。在此基础上,探讨并建立了机体计算模型的建模技术分析流程,有利于显著缩短柴油机新产品的研发周期。     

基于Hilbert-Huang变换识别柴油机缸盖阻尼比

实验敲击某型12150柴油机缸盖,采集振动加速度信号。利用经验模式分解提取了振动加速度信号中主要频率成分对应的模态响应衰减分量,对各分量进行希尔伯特变换和最小二乘法拟合,得到了缸盖系统的模态频率及阻尼比。将计算结果用于缸盖系统的瞬态动力学仿真,说明利用该方法计算的缸盖系统模态频率及阻尼比合理,能够满足缸盖系统动力学研究的需要。     

涡旋压缩机模态试验与有限元分析

利用LMS公司TEST Lab 5 A模态试验系统,采用锤击法,对某型涡旋压缩机的曲轴进行试验,然后进行模态分析,获得前3阶模态参数;通过有限元分析软件ANSYS对曲轴进行同样工况下的模态计算,对比试验模态参数与计算模态参数,二者误差在允许范围之内;再采用ANSYS对涡旋压缩机其他主要零部件进行模态计算,获得前6阶模态参数,并对上顶盖、壳体和装配体的各阶振型进行分析,为涡旋压缩机主要零部件的动力学分析和结构设计改进提供依据。     

基于实模态的非比例阻尼体系复模态叠加法

为提高非比例阻尼体系强迫振动时复模态叠加法的计算效率,基于模态摄动法基本原理,提出一种利用无阻尼体系实模态的复模态叠加法。该方法由模态摄动法将非比例阻尼体系的复模态表示为实模态线性组合,在此基础上,建立了强迫振动复模态叠加法的实模态的线性组合解。以一个带附加阻尼的强非比例阻尼三层框架结构为例进行地震反应分析,计算结果表明当附加实模态数不小于8 时,模态摄动法所得的特征值误差小于2%;在复模态叠加法模态截断方面,基于累积振型参与质量和累积振型贡献系数所得的模态数偏少,建议采用首层平动的累积振型加速度贡献系数作为模态截断的依据,此时,复模态叠加法所得水平位移的峰值误差小于10%,累积误差小于15%,显示了良好的计算精度;且该方法的计算时间小于基于状态空间法的复模态叠加法。以一个钢结构框架办公楼地震反应分析为例,验证了该方法的适用性。综合来看,对于强非比例阻尼体系,强制解耦的实模态叠加法计算误差较大,而该方法可兼顾计算效率与精度。     

动力总成异常振动的固有特性识别研究

针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起动力总成系统共振,采用基于变时基技术的改进脉冲激振法进行整车和台架条件下动力总成的振动模态试验,结合有限元模型仿真计算,识别动力总成的固有频率和振型参数,发现飞轮壳结构是导致动力总成弯曲固有频率偏低引起系统共振的薄弱环节。根据识别结果,进行改进设计飞轮壳薄弱结构,提高动力总成系统的固有频率,消除异振。     

基于绝对坐标法的柴油机曲轴柔性多体系统的动力学仿真

该文基于柔性多体动力学理论,在自主研发的多体系统程序中,建立了某大型船用柴油机曲轴的柔性多体动力学仿真模型。其中采用基于绝对节点坐标的三维实体单元和基于有限段法的梁单元分别对曲柄和主轴颈进行建模,利用约束方程将发动机曲柄连杆机构的各部件进行组装,并考虑了轴承的弹性和非线性。对曲轴进行了约束模态分析和动力学仿真分析,计算了主轴承的载荷和轴颈的位移,得到了曲轴的动应力分布规律并进行了其强度校核。结果表明基于绝对节点坐标法的柔性多体系统的动力学建模和仿真计算的实现为柴油机的改进和设计提供了理论依据。     

高速柴油机曲轴动态特性研究

本文利用ＳＵＰＥＲ ＳＡＰ９１微机版工程分析软件，对某高速柴油机曲轴进行了有限元计算模态分析，获得了其前五阶模态参数；利用随机信号与振动分析系统ＣＲＡＳ４．１版对该曲轴进行了试验模态分析，其固有频率与计算结果的相对误差在５．７％之内，验证了计算结果的正确性，为结构的动态特性分析提供了可靠的数据。     

柱壳结构损伤识别方法

摘 要:对柱壳结构的损伤部位和程度进行识别是柱壳结构进行安全性评定的一个重要环节。本文对柱壳结构损伤前后动力特性进行了分析,采用摄动法推导了由于单元损伤引起的各阶模态振型改变系数;推导了模态应变能变化与单元损伤之间的关系;采用单元模态应变能的变化率作为柱壳结构损伤诊断的标识量,证明了单元模态应变化率对损伤的敏感性。对柱壳结构损伤识别方法进行了研究,所提出的方法仅需要量测的低阶模态信息和刚度矩阵就能完成结构的损伤识别。最后,以一混凝土柱壳结构为工程实例,对其在不同损伤情况下的损伤进行了分析,结果表明,所提出的损伤识别方法能够很好地识别不同损伤组合下的损伤部位和程度,同时能较好地识别结构小损伤,因而证明了本文所提出的方法的正确性和有效性。 关键词:柱壳结构;损伤识别;动力特性;损伤标识量;模态应变能     

变高度悬臂箱梁剪力滞效应的半解析解EI北大核心CSCD

以等截面Euler梁的自由振动模态为Ritz基函数,提出了一种求解变高度箱梁剪力滞微分方程组的Ritz法。该方法首先进行与箱梁相同跨度相同边界条件等截面欧拉梁模态分析,然后将箱梁的竖向挠度和剪切转角用模态及其导数的线性组合来表达,从而将变分法所得箱梁剪力滞微分方程组转化为线性代数方程组进行求解。在此基础上,研究了参与计算模态阶数和截面高度变化率对计算误差的影响,算例分析结果表明:箱梁高度变化越大,Ritz法的收敛速度越慢;但随着参与计算模态阶数的增加,Ritz法将收敛到解析解。采用12阶以上模态进行计算,所得的剪力滞系数误差小于5%。     

变高度悬臂箱梁剪力滞效应的半解析解

以等截面Euler梁的自由振动模态为Ritz基函数,提出了一种求解变高度箱梁剪力滞微分方程组的Ritz法。该方法首先进行与箱梁相同跨度相同边界条件等截面欧拉梁模态分析,然后将箱梁的竖向挠度和剪切转角用模态及其导数的线性组合来表达,从而将变分法所得箱梁剪力滞微分方程组转化为线性代数方程组进行求解。在此基础上,研究了参与计算模态阶数和截面高度变化率对计算误差的影响,算例分析结果表明:箱梁高度变化越大,Ritz法的收敛速度越慢;但随着参与计算模态阶数的增加,Ritz法将收敛到解析解。采用12阶以上模态进行计算,所得的剪力滞系数误差小于5%。     

基于变分模态分解的多缸柴油机缸套振动差异分析

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而多缸柴油机缸套振动噪声的差异主要来源于活塞敲缸。以某重型六缸柴油机为研究对象,基于变分模态分解技术对多缸振动响应差异开展了溯源分析。建立了活塞敲缸动力学计算模型并通过试验验证了参数设置的合理性,通过变分模态分解从振动响应中提取了主要频率成分与相关模态。结果表明：多缸柴油机各缸振动幅值分布趋势一致,缸套中上部的振动最剧烈;各缸振动差异与机体模态特性有关,缸套间振动差异与机体第7阶模态振型趋势一致,体现为第6缸振动最强,第2缸振动最弱。     

结构特征向量导数计算的移位迭代模态法

提出了移位迭代模态法，可以大大提高特征向量对设计参数导数的计算效率。从理论上证明，经典模态法、修改模态法和迭代模态法只是移位迭代模态法的特殊情况。文中还给出以ＦＯＲＫ和３Ｄ－ＦＲＡＭＥ两种结构为实例的计算机仿真，并与已有的几种模态法进行了比较。理论分析与计算机仿真表明，本方法计算特征向量导数时，只需用很少几个模态即能保证精度，从而可以在保证精度的条件下大大提高计算速度。     

半柔性悬挂结构分析的子结构模态法

针对一种半柔性悬挂减振结构提出其简化计算方法。根据这种结构的特点,将柔性悬挂层作为连接子结构,应用子结构模态综合法分析结构动力特性,得到结构的简化运动方程;分析了柔性层与悬挂楼面层间刚度比和综合模态数对结构简化计算精度的影响;提出了确定参与综合模态数的选取方法;基于模态综合法进行了算例的时程分析对比。结果表明:采用合理的子结构模态法减少了参与结构分析的自由度数目;综合模态数对结构计算精度的影响更显著。子结构模态法具有应用方便、计算精度高的特点,完全可以满足工程分析的需要。     

考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法

为了对附加阻尼结构的振动响应进行准确计算,提出了一种考虑阻尼材料频变特性的结构响应计算方法,可以准确提取附加阻尼结构的模态参数并计算振动响应。阻尼材料的材料属性会受到激励频率的影响而变化,导致附加阻尼结构的建模和振动响应计算不够精确;因此在传统模态应变能法的基础上,建立了考虑材料频变特性的改进模态应变能法,提取了复合结构的模态参数,并通过模态试验验证了所提取模态参数的准确性;并在振动响应计算中准确计入了模态参数,对比了测试点在仿真和试验中的加速度频响曲线,验证了响应计算方法的准确性。结果表明该方法可以准确提取附加阻尼结构的模态参数,并能在一定频段范围内准确计算其振动响应。     

三缸柴油机机体约束模态分析

利用UG5.0软件建立了某三缸柴油机机体的三维实体模型,应用Ansys有限元分析中常用的Lanc-zos法,采用4种不同约束条件对其进行了模态分析,分别计算出机体结构的前10阶约束模态的固有频率和相应振型,并对分析结果进行了比较。通过振型比较分析,发现施加不同约束固有频率提高的幅度不同,振型也有较大变化。另外针对机体振动的薄弱部位,提出了相应的改进措施,从而为该柴油机机体结构的改进设计及机体的动态响应分析提供可靠的依据。     

改进的湿模态法在流固耦合中的应用

针对流固耦合运动方程,指出了流体刚度矩阵的奇异性将导致现有的湿模态法无法直接使用,并指出了在湿模态法中使用分离零频项的方法存在的矛盾。湿模态法的问题根源在于为了简化计算而提出的不合理的前提假设,即同时忽略流体的可压缩性及自由液面波动的影响;据此,提出了直接求解法和不动点法两种解决方法;前者适合流体规模较小的计算,而后者更适合大规模流体的耦合计算;应用不动点法,编制了Matlab程序,对某油底壳在不同盛油状态时的结构特性进行了仿真计算,对比表明随着盛油量从0逐步增加,结构模态频率呈先减小后增大的趋势并趋于平缓;加入流体后,结构模态的振幅大幅下降。除了第1阶模态,流体较少时的湿模态振型与干模态振型区别较大,但随着流体的增加,振型逐渐趋于稳定,与干模态振型接近。     

基于EMD和时频分析的低振动机体结构优化研究

为降低柴油机机体振动,开展了基于经验模态分解（EMD）和时频分析的低振动机体优化设计研究。首先建立了机体有限元模型,通过机体模态试验验证了有限元模型正确性;然后,采用多体动力学和有限元相结合的方法计算了机体振动响应,并将计算结果与试验结果进行了对比验证,两者比较吻合;进而采用EMD对机体裙部振动速度信号进行分解,对分解得到的结果中能量较大的分量进行小波时频变换,通过时频分析得到结构优化的主要依据;最后对优化前后振动响应分别采用小波和Hilbert变换进行定性和定量的对比验证。结果表明,优化后整机振动烈度降低了26.81%,整机的振动水平得到了明显的降低,从而验证了该方法的有效性。     

舰用柴油机抗冲击性能频域分析

舰用设备抗冲击性能的频域分析是一种常用的工程评估方法。建立了某型柴油机的有限元模型,通过主要部件的模态试验进行了修正。根据国军标GJB1060.1-91的规定,基于DDAM方法确定了计算模型的冲击输入,并对柴油机模型在三向冲击输入下的冲击响应进行了分析。结果表明,柴油机抗冲击性能的频域分析是一种有效的评估方法,通过评估,本文的柴油机模型符合国军标的要求。