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。     

轿车铝合金车轮模态计算

系统地研究轿车铝合金车轮的有限元模型建立和模态计算的方法。首先利用ANSYS软件建立车轮三维空间几何模型,然后用三维实体单元对该车轮的几何模型进行离散化处理,得到车轮有限元模型。而后在对结构、边界条件简化的基础上,建立车轮模态计算有限元模型,并采用有限元法对该模型进行模态计算,求得车轮的固有频率和固有振型。     

考虑弯曲效应的弯管高精确度模态分析

基于塑性理论和有限元软件ANSYS,考虑弯曲效应对各种不同材料参数、不同直径、不同弯曲半径和弯曲角度的弯管固有频率和振型的影响,建立了高精度弯管有限元模型进行模态分析,并利用实验结果进行验证.研究表明,考虑弯曲效应后的有限元模型计算结果更接近实验结果,特别是第一阶固有频率和振型的精度得到了提高,说明应用该模型可以得到高精度的弯管模态.     

阻尼材料对铁路车轮振动特性的影响分析

为控制铁路车轮的振动和噪声辐射,在车轮辐板位置粘贴阻尼材料,并采用模态叠加法分析其对车轮频率响应的影响。首先在有限元软件ANSYS中建立普通车轮和阻尼车轮的有限元模型,模型中同时考虑阻尼材料阻尼的频变特性,采用Block lanczos法计算0~10 000 Hz内两种车轮的固有频率和振型,然后根据模态计算结果,采用模态叠加法计算车轮0~5 000 Hz内的频率响应,分析车轮的固有模态和导纳特性。研究结果表明:阻尼材料层的使用对车轮的振型不会产生较大的影响,仅使车轮各阶模态的共振频率略有下降。车轮不同位置在不同激励作用下响应的主要贡献模态各有不同。阻尼材料的使用对轮辋及踏面的振动影响较小。但无论是在径向激励或者轴向激励的情况下,阻尼车轮辐板的轴向振动明显低于普通车轮,在车轮主要的噪声辐射频段(1 000 Hz以上),阻尼材料的抑制作用尤其明显,在对车轮噪声贡献最大的模态(1节圆和径向模态耦合)频率处,振动可以平均降低15 d B以上。     

汽车燃油箱模态仿真分析及试验验证

汽车刹车时燃油箱内油液晃动产生的噪声会通过空气以及车身结构传递到车厢内,使驾驶员和乘客感到不适。了解油箱的振动特性有助于研究油箱的噪声传递特性。利用Hyper Mesh有限元软件对某型号油箱进行模态仿真分析,计算油箱的自由模态,得到油箱前5阶模态的固有频率和振型。对油箱进行模态试验分析,将所得结果与仿真分析的结果对比,固有频率和振型的吻合验证了油箱有限元模型的正确性。根据模态振型,挑选出油箱表面的典型振动测点,为后续油箱振动测试实验提供依据。     

某SUV轿车副车架模态分析的实例研究

根据某SUV轿车副车架的实际结构,运用ANSYS Workbench 分析软件对其建立有限元模型。通过对有限元模型的模态模拟分析得到副车架的固有频率和相应振型,然后对副车架进行模态试验,通过比较实验结果与计算结果,验证有限元模型的正确性。最后通过改变U型横梁壁厚验证其对副车架整体模态特性的影响,为后续的结构优化提供参考。     

风机进口消声器对风机振动影响的有限元研究

探讨了圆盘型进气消声器对蜗壳振动和声辐射的影响。利用有限元模态分析和实验模态分析进行参数识别，得出了固有频率和模态振型。通过结果对比，验证了有限元模型的准确性和可靠性；从而为壳体局部阻尼处理的实施奠定了理论基础。     

基于CAE/CAT/CAO的齿轮箱轴承结合部等效刚度识别方法

基于CAE/CAT/CAO技术,提出一种有限元模态分析、试验模态分析与Isight集成优化方法相结合的精确识别轴承结合部等效刚度的方法:1采用Abaqus有限元分析软件建立齿轮箱有限元分析模型,通过spring单元模拟轴承三个方向的等效刚度,并将其作为设计变量;2基于LMS模态测试分析系统对齿轮箱进行试验模态分析,得到包含轴承结合部信息的各阶固有频率和振型,并以试验模态分析得到的固有频率值作为优化目标值;3通过Isight软件集成Abaqus对轴承刚度进行寻优,使有限元模态分析的结果与试验模态分析的结果相一致。分析结果表明,该方法综合考虑了齿轮轴、箱体的柔性,具有较高的精度,优化后的齿轮箱有限元模型与试验模型动态性能一致性好。     

叉车车架的动态特性研究

笔者利用美国SDRC公司I-DEAS工程分析软件,以实体造型为基础,建立叉车车架的有限元动态分析用几何模型,并解算出各阶固有频率和主振型,同时又通过试验模态分析建立车架的动态模型,用实模态理论拟合出车架的各阶固有频率、主振型和阻尼比。并将有限元理论分析和实验研究相结合,提高了分析精度,为叉车整车的动力分析打下了可靠基础。本文介绍了有限元动态建模和分析的方法,模态试验中的系统组织、激励、频响测试、信号处理、模态识别等技术,并提出了一些值得讨论和进一步研究的问题。     

高速列车转向架构架应力频率特征分析

建立了转向架构架有限元模型,得到了构架自由模态和约束模态的固有频率及振型变化。根据应变模态分析结果布置应变片,获取了列车线路运行时构架的应力时间历程,通过傅里叶变换得到了构架应力响应的频率分布。     

异步电机定子的振动与模态分析

准确计算异步电机定子的振动模态和固有频率是降低电机噪声和振动的基础。该文基于异步电机简化的物理模型,利用三维有限元软件,全面研究了异步电机定子的固有频率和振动模态。根据等效替换原理,利用多个离散的耦合单元体等效替换铁芯的有限元模型,有效的提高了定子的计算结果的准确度。在综合考虑散热筋、加强筋、底脚和铁芯叠片结构对定子固有频率计算结果准确度的影响后,使得该有限元模型的计算结果达到了很高的准确度。计算结果与实验结果进行了比较验证。     

某汽车排气系统振动特性

建立某汽车排气系统的有限元模型,对其进行模态分析仿真,得到排气系统的前若干阶的固有频率及其振型。基于模态分析和排气系统的振动测试结果,对排气系统在发动机不同转速下的激励引起的振动进行分析,研究排气系统的振动特性,提出结构的改进意见,为提高排气系统的工作可靠性和使用寿命提供参考。     

Study of vibration and sound characteristics of a copper gong

Abstract

The gong, a Chinese traditional musical instrument, is generally made of copper in a circular shape. The finite element model of the gong is first constructed to perform theoretical modal analysis (TMA). So, the natural frequencies and corresponding mode shapes can be obtained. Experimental modal analysis (EMA) is also carried out. Results show that both natural frequencies and mode shapes match quite well between TMA and EMA. The radiated sound spectra of the gong are also measured and compared with the vibration modes to identify its principal frequency of radiated sound. Through the validated finite element model, the effect of geometric dimensions and material properties of the gong on its vibration modes and sound characteristics is also studied.     

某无人直升机机身框架动力学计算与试验研究

建立某无人直升机机身框架的动力学有限元模型,计算得到前六阶固有频率和振型,与模态试验结果相比较,误差小于3 %,验证了有限元模型的正确性,表明该有限元模型能准确地反映该无人直升机框架的结构动力学特性。有限元计算的机身框架固有频率值避开了旋翼、尾桨、发动机主通过频率值,满足动力学设计要求。这种有限元计算、试验验证以及模型修改相结合的动力学分析方法,能保证框架固有特性计算的精确,也为无人直升机其它结构的动力学建模提供借鉴。     

A型地铁车体结构动态特性及车内声学模态研究

建立A型地铁车体结构和车内空腔有限元模型,应用模态分析技术分别对车体结构模态和车内空间声学模态进行了研究。结构模态分析表明：车体满足结构动态设计要求,但要加强端墙刚度、车顶与侧墙连接强度,以提高其疲劳寿命。声学模态分析表明,地铁车体对称的结构特点决定车内声场在横向、纵向和垂向同样具有对称性,使车内声场的各阶模态形状基本上呈前后、左右和上下对称分布,说明车内声场共鸣频率和模态形状主要由其几何形状决定。     

Using three-dimensional finite element analysis for simulation of residual stresses in railway wheels

One of the most important issues in railway wheels is residual stresses. It is desirable to produce less residual stresses when possible and to decrease the remaining residual stresses in the wheels. The objective of this paper is to provide an estimation of the residual stresses in the rail wheel caused by the stress field from heat treatment process of a railway wheel. A three-dimensional nonlinear stress analysis model has been applied to estimate stress fields of the railway mono-block wheel in heat treatment process. After forging or casting, railway wheels are heat-treated to induce the desirable circumferential compressive residual stress in the upper rim. Finite element analysis model is presented applying the elastic–plastic finite element analysis for the rail wheel under variable thermal loads. Calculative analysis applying a finite element method (FEM) has been used to predict residual stresses. The quenching and annealing segments of the wheel manufacturing process are simulated using a decoupled heat transfer and stress analysis. Three-dimensional finite element analysis results obtained show good agreement with those achieved in field measurements.     

Ambient Vibration Tests of a Steel Footbridge

The paper presents analytical and experimental modal analysis of a steel footbridge for modal parameter identification. 3D finite element model is established for the steel footbridge based on the design drawing and modal parameters are obtained from deformed configurations. The field test is carried out by ambient vibration test under human walking excitation. Both Peak Picking method in the frequency domain and the Stochastic Subspace Identification method in the time domain are used for the output-only modal identification. From the study, good agreement is found between mode shapes, but some differences in the natural frequencies and analytical frequencies are bigger.     

机械弹性车轮径向刚度特性及影响因素研究

为解决充气轮胎爆胎的问题,提高车辆防刺破及越野路面的行驶性能,对非充气结构机械弹性车轮径向刚度特性及影响因素进行研究。建立了机械弹性车轮非线性有限元模型,并通过负荷特性试验验证了模型的有效性;分析了使用条件和车轮结构等因素对机械弹性车轮径向刚度的影响,揭示了地面约束、材料、垂直载荷及力矩对车轮固有频率和振型的影响规律,为机械弹性车轮结构及整车动力学特性优化提供了参考。     

燃气轮机拉杆转子考虑接触效应的扭转振动模态分析

燃气轮机转子一般是由多个层叠的轮盘通过拉杆组合而成,各轮盘接触面由磨削加工形成。粗糙度测试结果表明磨削加工的实验拉杆转子轮盘面具有两个不同分形结构的区域。利用结构函数法计算了这种双重分形面的轮廓曲线的分形维数D1、D2和分形粗糙度参数G1、G2 。采用双重分形几何描述接触表面的拓扑结构,并根据赫兹接触理论导出接触微凸体的切向接触刚度。弹塑性双重分形面的切向接触刚度等于所有微观弹性接触点的切向接触刚度的总和。粗糙层是由相接触的微凸体所构成的,其抗扭刚度模化为接触转子轮盘间的一个抗扭弹簧。通过三维有限元模态分析和实验模态分析得到了拉杆转子在不同预紧力下的扭振模态频率。通过上述计算和实验结果识别了粗糙层的抗扭刚度,实验测试结果和理论计算结果相一致,这表明上述接触层抗扭刚度的双重分形模型实合理的,可以有效地考虑接触效应对拉杆转子扭转振动模态频率的影响。     

辐板型式和轮轨接触点位置对车轮声辐射特性的影响

为了分析不同车轮辐板型式和轮轨接触点位置对车轮声辐射特性的影响,建立了车轮有限元-边界元混合振动声辐射模型。首先,根据车轮实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用分块Lanzos法求解结构的特征值问题,然后采用模态叠加法计算车轮结构在法向单位力激励下的动态响应,将车轮外表面的速度处理成声学边界元的输入,计算车轮的辐射噪声。数值计算中,考虑了S型、直型和波浪型三种辐板型式和轮缘、名义滚动圆处和车轮外侧三个轮轨接触点位置。结果表明,辐板型式和轮轨接触点位置对车轮声辐射具有较明显的影响。而且,不同辐板型式车轮在不同轮轨接触点位置下的声辐射特性也不尽相同。数值分析可以为低噪声车轮的选型提供一定的参考。