环境激励下高桩码头物理模型模态实验

建立高桩码头物理模型,进行环境激励下的模态实验研究.利用特征系统实现算法(eigensystem realizationalgorithm,简称ERA),结合自然激励技术(natural excitation technique,简称NExT),即NExT-ERA模态识别方法编写模态识别程序来识别物理模型的模态参数,并与有限元模型的计算结果进行对比分析.研究结果表明,物理模型实验值与有限元计算结果相比,二者数值接近,误差很小,说明NExT-ERA模态识别方法能够应用于环境激励下高桩码头的模态识别.环境载荷激励下结构的动力响应信号较弱,结构的高阶模态一般无法激出,某些数据识别出的模态参数存在“漏阶”现象,因此结合有限元模型进行分析非常必要.     

基于响应面方法的多喷嘴引射器有限元模型修正

针对某多喷嘴引射器在脉动载荷作用下的动力学响应预测问题,对其有限元模型进行了修正,减少了材料属性、边界条件等对计算结果的影响。首先开展了引射器有限元模态分析,获得了初始模态分析频率;采用了多点激励多点响应锤击法进行了模态试验,获取了试验模态频率;基于有限元模型进行了误差分析,确定了材料密度、弹性模量、质量点质量等修正参数,通过中心复合设计方法确定了样本空间,构建了多目标响应面并对待修正参数进行了约束优化,得到了修正参数的最优解;最后,使用修正后的参数进行了有限元分析,获得了修正后的模态分析频率,并通过动力响应计算进行了模型确认。研究结果表明:修正后模态分析频率与模态试验频率(前三阶)误差均值由修正前的8.01%减小到2.81%,该修正方法能够显著提高有限元模态分析精度。     

基于随机减量技术的模态参数识别方法探讨

大型基础工程结构的特征参数识别通常是通过对环境载荷激励的结构响应进行分析来实现,随机减量(Random Decrement,RD)技术是环境激励下的模态参数识别方法中应用较广的方法。在实际应用中受环境、测量等条件的限制,信号常为含有某些优势频率的非平稳信号,常常导致随机减量技术在识别结构参数尤其是系统阻尼时带来较大误差。为提高随机减量技术在环境激励作用下识别结构参数的准确性,文中从分析随机减量信号频谱中的频率分布特性入手,结合随机减量函数产生的触发条件,给出了一种利用信号频谱的统计特征进行模态参数识别的方法。数值仿真结果表明该函数能准确识别在含有优势频率环境载荷作用下的结构参数。     

水润滑轴承的动态特性研究

利用有限元软件研究了水润滑轴承的三维模态及其应力分布和谐响应规律.通过施加简单位移边界条件分析了模态响应,进而以时间历程载荷分析了水润滑轴承整体结构的谐响应特性,并讨论了影响特征频率的几个重要参数.模拟结果表明:对运用于高速或超高速运行工况下的水润滑轴承,其自由模态的频率较低,并处于结构发生共振的范围内;而约束模态的频率相对较高,转动载荷的振动频率将不可能达到结构的特征频率之内,因此产生共振的可能性相对较小.仿真结果与实验结论吻合较好,验证了该研究方法的正确性和可行性.     

动态载荷激励下的床身结构动力学响应

考虑到数控加工系统的振动及噪声问题,建立了数控机床床身的参数化有限元模型,在模态分析基础上计算固有频率与振动幅值。以简谐力作为动态激振载荷,在350-800Hz频率段进行扫频计算,获得了位移—频率和应力—频率曲线,确定了各阶共振频率点的响应幅值,谐振响应结果表明第2阶模态频率对床身的危害性较大。采用Full方法(完全法)对床身进行瞬态动力学分析,计算出了时域下的位移和加速度响应曲线,分析了机床启动阶段冲击载荷对床身的激励影响。在参数化建模基础上实现了床身结构动力学优化,使其动力学性能得到有效改进,有利于数控机床的高速化发展。     

U型波纹管振动特性的有限元分析

采用三维壳单元shell93,利用ANSYS8 0的参数化设计语言 (APDL) ,建立了波纹管的参数化三维有限元模型。利用此模型对波纹管进行了模态分析 ,求出了其固有频率和振型 ,为波纹管的动态响应分析提供了可靠的基础 ,同时分析了波纹管在持续的周期载荷作用下的动态响应 ,求出了响应值 (位移 )—频率曲线 ,证明了模态分析结果的可靠性     

疲劳振动试验台的模态与谐响应分析

通过建立疲劳振动试验台基础件的有限元模型,进行模态分析,由分析结果对试验台的结构进行了优化.在得到优化后模型固有特性的基础上进行了谐响应分析,得到试验台的固有特性和在不同载荷作用下的响应.通过在ANSYS中建立实体模型和划分网格,接着进行模态分析和谐响应分析.主要分析了加栽位置以及阻尼对系统位移响应的影响.通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,为进行疲劳振动测试的工程技术人员提供参考.     

随机振动环境下结构的寿命预估

结构的寿命预估是现代结构设计应该考虑的一项内容。本文利用ANSYS有限元分析软件对设计结构在随机振动环境下的响应进行了计算,得到结构1σ、2σ、3σVon Mises最大应力,利用材料的S-N曲线,并根据Steinberg提出结构在随机载荷作用下的响应是基于高斯分布和Miner提出的线性疲劳累积损伤理论对设计的结构在给定随机振动环境下的寿命进行预估。有限元计算分析过程中,为得到较精确的计算结果,先利用模态试验结果对结构进行动力学修正。     

热环境下的金属热防护系统的动力学特性研究

研究了金属热防护系统(metallic thermal protection system,简称MTPS)在典型RLV再入热载荷作用下的动力学特性.首先,针对MTPS在热载荷作用下的动态响应问题,结合数值算例验证了有限元分析方法的可行性和正确性;其次,基于MTPS的有限元传热分析模型,计算了热环境下结构的瞬态温度响应;最后,使用有限元的分析方法对笔者建立的MTPS简化模型在热应力场和结构场耦合下的结构动力学特性进行了研究分析,给出了典型再入热环境下结构的固有振动频率随加热时间的变化曲线.计算结果发现,材料弹性模量等参数的变化比热应力场对MTPS结构固有频率的影响更大,热应力场对结构固有频率的影响最高达到10.3％的比例.     

温振复合载荷作用下多层壳结构随机振动响应有限元分析

介绍受复合载荷作用结构动力分析的背景和意义.从工程应用的角度,探讨温度与随机振动载荷作用下结构动态响应的有限元分析技术,包括对流边界条件下温度场的求解、热应力计算、预应力刚度矩阵的建立、响应功率谱分析等.然后以一种典型多层壳结构为研究对象,根据其在温振复合试验中的受试状态建立有限元模型.在此基础上,采用模态迭加方法和等效黏滞性小阻尼条件,计算复合载荷作用下的振动加速度响应,并与单一振动载荷作用结果进行对比,结果发现,由于环境温度的升高,结构的振动模态频率降低,而振动响应增大.分析结果可作为多层壳结构可靠性试验方法选取的参考依据.