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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

地震作用下二维场地模态叠加等效线性化方法

为快速进行多维场地地震反应分析，将模态摄动法和模态叠加法相结合，提出了一种非比例滞后阻尼二维场地的模态叠加等效线性化计算方法。在该方法中，根据原系统的模态分析结果，利用模态摄动法得到迭代刚度修正后新系统的模态，然后，采用模态叠加法实现非比例复阻尼体系运动方程中矩阵维数的降阶，形成广义坐标耦合和解耦的模态叠加等效线性化法，在此基础上，进一步讨论了阻尼矩阵耦合系数的影响。随后，以杭州某一工程场地为例，研究不同输入地震动幅值下，场地水平加速度动力放大系数随地震动幅值的变化规律，并与二维频域等效线性化计算结果比较，验证所提算法的精度和有效性。计算结果表明：采用广义坐标耦合的模态叠加法，不同地震动输入幅值下，计算误差均小于5%；广义坐标解耦方法所得地表加速度放大系数的计算误差随耦合因子的增大而增大；当地震动幅值小于0.1 g时，可采用强制解耦方法计算场地地震反应。从计算效率看，模态叠加等效线性化法和二维频域等效线性化法的迭代次数基本相同，但计算时间约为频域等效线性化法的一半。     

四缸柴油机曲轴的自由模态分析

利用CATIA软件建立四缸柴油机曲轴的三维模型,然后再用ANSYS软件对曲轴进行自由模态分析,得出前8阶固有频率和振型。通过试验手段对实体曲轴的自由模态进行测量得出曲轴的固有频率。最终将有限元分析结果和试验结果对比表明,两者所得固有频率吻合性较好,有限元分析计算结果是可信的,为曲轴的强迫振动分析和结构优化设计奠定基础。     

高速旋转柔性矩形薄板的动力学建模和近似算法

研究了做高速旋转柔性矩形薄板的耦合动力学建模理论和模态截断法的应用.从连续介质力学中关于柔性薄板的变形理论出发,找出了由于在结构动力学中对无大范围运动柔性薄板的动力学性质影响很小而被忽略的变形量.基于Jourdain速度变分原理,先推导出做高速旋转薄板的动力学连续变分方程,再用有限元法对柔性薄板进行离散.因为用有限元离散时,柔性薄板的广义坐标规模较大,故仿真计算需要时间较长,所以模态截断法被用来缩减广义坐标数量,提高计算效率.此外通过对有限元法和模态截断法的计算结果进行比较,揭示了当矩形薄板作高速旋转时,模态截断法截取低阶模态时会引起误差,选取更高的模态可以用来提高计算精度,通过数值对比得到了模态截断的规律.     

模态缩减法在组合结构振动特性分析中的应用

本文将子结构通过联结元件联结为组合结构的过程处理为结构的修改，利用各子结构已知的振动特性，应用模态缩减法对组合结构的自由度进行压缩，快速预测组合结构的振动特性。在模态缩减中，取各子结构的剩余附着模态作为其保留模态的补充，以提高计算的精度。对于含刚体模态的子结构，采取移频技术进行处理，计算表明，子结构移频后，对应的刚体模态也取为保留模态时，既可简化计算过程又有利于提高计算精度。文中给出了具体的计算实例     

柴油机排气系统振动特性数值仿真与分析

使用Pro/E软件建立某电站应急柴油机排气系统的三维模型,使用HyperMesh软件划分有限元网格,导入有限元软件ANSYS中对结构进行仿真计算,得到该排气系统模态特性。在此基础上,采用谐响应模拟分析柴油机激振力并对排气系统进行振动分析,进而评价金属波纹管对排气系统的隔振效果。