火箭仪器舱试验与计算模态相关性分析

针对火箭仪器舱,研究了计算模态和试验模态的相关性分析问题。首先介绍模态相关性分析的一般方法。针对仪器舱结构复杂和模态密集的特点,引入整体模态和局部模态的概念,并提出一种用模态应变能比值区分整体模态和局部模态的定量的方法。进而研究了模态向量减缩、误差定位和模型修改等问题。在此基础上,得到了较高的试验和计算模态相关性结果,验证了计算模型,并为进一步的仪器舱减振设计提供了依据。     

空间遥感器支撑桁架的模态计算与试验

为保证空间遥感器成功发射,采用有限元法计算了主要承受动力学载荷支撑桁架的模态特性,用锤击法对支撑桁架实物进行了模态测试。对计算结果与试验结果的模态频率进行了对比,用视觉比较、模态置信准则等方法进行了模态振型相关性分析。结果表明,桁架结构的一阶频率为154 Hz,满足了一阶频率＞140 Hz的设计要求;桁架结构的有限元模型平均频率计算误差＜10%,局部存在与试验结果相关性＜0.5的振型,需要进一步的修正,才能满足后续工程的应用要求。     

循环对称结构重根模态振型相关性修正

为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则(Cross modal assurance criterion, Cross MAC)初值得到夹角误差;在此基础上确定出对应的旋转角度和测点数;对有限元模态振型进行旋转匹配并计算得到修正后的Cross MAC值。应用该方法对制动盘有限元模态模型和试验模态模型进行相关性修正,结果表明：该方法不仅能获得准确的循环对称结构模态相关性,且相比于已有的循回群和初等旋转变换方法而言,修正效率得到显著提高。     

行波管模态分析与有限元模型修正

行波管的工作环境恶劣,其结构的振动特性对寿命及可靠性有着重要影响。应用有限元分析软件对行波管进行模态分析,并通过模态试验实测了行波管的模态参数,得到行波管前四阶固有频率和振型。对比分析仿真和试验结果,仿真计算的模态频率偏高。应用Kriging模型构建固有频率与材料参数的关系,将试验结果作为目标进行材料参数修正。修正后的仿真模型的计算精度有了大幅度提高,行波管结构的固有振动特性得到更加真实地反映,为进一步研究其动力学特性提供了更加准确的模型基础。     

汽车变速器壳体动态特性分析研究

为了解某型号汽车变速器壳体结构动态特性问题,以该型号汽车变速器壳体为研究对象,采用机械结构有限元分析技术与试验模态分析技术相结合的研究方法,对变速器壳体展开结构模态仿真分析与试验模态分析,提取了该变速器壳体动态参数,仿真与试验结果对比:前6阶模态振型变化趋势具有一定相似程度,与之对应模态频率相对误差均在8%以内,有效地验证了壳体模态仿真分析结果的可靠性,同时,有效地反映了汽车变速器壳体结构动态特性,为进一步汽车变速器壳体结构动态优化奠定基础。     

使用应变模态和遗传算法的有限元模型修正方法

提出了采用应变模态置信度为待修正响应特征的有限元模型修正方法。应变模态置信度是评价有限元仿真与试验测试结果相关性的方法,可以为模型修正提供全局的频率误差信息和局部的应变相关性信息。首先,介绍了应变模态和有限元模型修正的相关理论方法;然后,以某航空加筋壁板结构为对象,通过仿真分析和"仿真试验"获得结构的应变模态频率以及对应的应变振型,进一步计算频率误差和应变模态置信度误差;最后,基于两种误差构造模型修正的目标函数,采用遗传算法对目标函数进行优化,修正结构中的待修正参数,并将修正后参数代入模型,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:所采用的方法获得的修正后有限元模型具有复现修正响应特征的能力,并且对于未修正频段内的响应也具有较好的预测能力。     

星载波导裂缝天线的动态响应特性研究

动态响应分析是星载结构力学响应分析的重要组成部分。以星载波导裂缝天线为研究对象,采用通用大型有限元分析软件ABAQUS,建立了天线的力学仿真模型,进行了模态分析,得到了结构的固有频率及振型。采用LMS Test.Lab软件进行了模态试验,实测天线结构的固有频率和振型,并与有限元仿真结果进行了比较,验证了计算模型的准确性。基于模态仿真与试验结果,对天线结构进行了随机振动分析,得到了相应的结构强度、刚度响应和安全裕度数据。结果表明,力学仿真模型准确,该天线的结构设计满足星载环境设计要求。该仿真分析及模态测试对天线的结构设计有着重要的意义。     

跨界车后桥壳模态理论分析与试验研究

以某跨界车后桥桥壳为研究对象,借助ANSYS Workbench进行理论模态计算,利用仿真分析结果指导试验方案的设计;同时采用力锤单点激励多点拾取的方法进行试验模态分析,识别出最佳激励点,分析试验本身的有效性。将有限元仿真和试验模态的结果进行对比分析,验证了有限元模型的正确性,得到了驱动桥壳低阶模态的固有频率和振型等参数,对同类桥壳的模态分析具有重要的参考价值,最后论证桥壳结构的合理性,不易与激励产生共振,为桥壳的进一步振动分析提供了理论依据。     

某商用车白车身模态分析及试验边界优化

以某商用车白车身为研究对象,对其进行了自由模态仿真分析,并使用LMS Test.lab对白车身进行自由模态试验。通过仿真分析和试验得到了该白车身的模态参数,发现仿真和试验的固有频率相差较大。随后基于自主设计的气囊工装再次对白车身进行模态试验,试验结果与仿真结果偏差较小。说明模态试验边界对结果影响很大,所设计的气囊工装可有效提升模态试验的准确度,也证明了该建模方法的准确性;模型精度可满足工程实际需求,为白车身的结构设计和动态特性优化提供参考。     

基于流固耦合燃油箱动态特性分析

基于压力-位移传递方式建立流固耦合系统方程.针对燃油箱的动态特性问题,利用有限元计算软件ANSYS,采用非对称法提取不同油位燃油箱模态频率和振型,发现随着注油量的增大,燃油箱的振动频率下降.为了验证计算结果的可靠性,采用脉冲激振测试法进行模态试验,在Test Lab软件环境下识别各阶模态参数.对试验模态和有限元计算模态的相关性采用模态置信准则进行评估,判别试验测试遗漏的模态以及试验模态和计算模态的对应关系.对比试验数据和有限元计算数据,误差较小,结果可以作为燃油箱动态特性分析的依据.     

有限元方法数值模拟往复压缩机管路的振动

建立了往复压缩机管道振动的数学模型,提出了恰当的边界条件。利用有限元分析软件CAE—SAR对往复压缩机级间管道的振动模型进行求解,获得了管道系统的振动模态和振幅的计算结果。应用这种方法对7M50—305／314型氮氢气压缩机陕西管道振动进行了计算分析,并对其各个弯头位置的振幅进行了实际的测量。测量结果证实了理论分析中所建模型及其边界条件的合理性。     

柴油机缸盖结构有限元模态分析和模态测试

利用有限元分析软件ANSYS对造型十分复杂的某发动机缸盖结构建立了有限元模型,而后进行了自由模态分析计算,得到了该缸盖结构的低阶振动模态频率与模态振型.为验证模态分析模型的正确性,对该缸盖结构进行了模态试验测试,用锤击法对缸盖结构进行振动激励,利用测试软件获取缸盖结构的低阶振动模态频率与振型.通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果合理性,为该类型发动机缸盖结构设计与优化提供了参考依据.     

柴油机体结构有限元模态分析和模态测试

为了解决某科研项目问题,需要利用有限元分析软件ANSYS对某柴油发动机机体结构建立有限元模型,并进行自由模态分析计算,从而得到该机体结构的低阶振动模态频率与模态振型。在得到有限元模型后需要对该机体结构进行模态试验测试加以对比验证。通过有限元模态分析与模态测试结果的对比,验证了有限元模态分析模型与结果的合理性,为该类型发动机机体结构设计与优化提供了参考依据。     

某型地铁车辆转向架构架强度及模态分析

通过CATIA软件建立某型地铁车辆转向架构架的三维实体模型,采用HyperWorks建立了该型地铁转向架构架结构强度分析的有限元模型,参照铁路相关标准,计算得到其强度分析应力结果,验证了该构架结构设计的合理性。通过模态分析,获得该构架的各阶模态频率及模态振型,为构架的动态特性设计提供参考。     

高速磨床机械结构参数化建模与模态分析

基于动态子结构法建立了高速磨床零部件和整机的实体参数化模型,利用MSC. Patran/Nastran建立了高速磨床机械结构的有限元模型,并对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了模态分析。应用LMS振动及动态信号采集分析系统对主轴、床身和床身-工作台组合结构进行了实验模态测试与分析。实验表明,采用基于假想材料的高速磨床结合部模拟技术可使磨床组合结构的动态实验结果与有限元模态分析结果相吻合,实验测试得到的高速磨床机械结构动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的结果是一致的,说明利用子结构法建立高速磨床机械结构实体参数化模型是正确可行的。     

某车架结构基于灵敏度分析的优化设计

建立了某自卸车车架有限元模型,通过模态试验和模态有限元分析得出了车架固有频率,并且验证了该模型的准确性和合理性。依据车架结构的灵敏度分析结果来选择设计变量,在保证车架低阶模态频率和强度的前提下,以车架轻量化为目标优化车架构件厚度,实现了车架质量8.0%的降低幅度;在控制车架质量和强度的条件下,以提高车架低阶模态频率为目标,实现了车架结构的低阶模态频率和动态性能的提高。     

超声电机定子振动分析的模态选择方法

在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,对结构模态截断,仅保留特定的模态,实现了模型降阶。用APDL实现了从有限元分析结果中自动提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数。仿真计算了定子的机械和电学响应,与实验数据对比表明,减缩的低阶运动模型保持了原系统的主要特性。     

基于灵敏度分析的刀形天线有限元模型修正

准确可靠的有限元模型是结构动态特性分析、设计改进的基础,文中利用模态试验得到的模态参数对某刀形天线进行有限元模型修正.首先建立天线结构的参数化模型,然后通过灵敏度分析选择合适的设计参数作为后续优化对象,利用计算与试验的模态频率之间的相对误差构造加权的优化目标函数,最后应用1阶优化方法修正结构的有限元模型.修正后有限元模型的模态频率最大相对误差降低至10%以内,模态置信度(MAC)均大于0.8.该修正模型可用于后续的动力学分析.     

利用Morlet小波变换识别悬索桥模型模态参数

破坏性试验在实际的桥梁上针对结构损伤的识别和定位研究难以进行,且基于数值模拟的研究又存在较大的局限性,所以模型试验方法在桥梁结构的损伤识别研究中尤为重要。参考润扬大桥,面向损伤识别设计制作了悬索桥试验模型。对该试验模型进行了动态测试,并对Morlet小波变换方法进行模态参数识别的适用性和有效性进行了研究,提出了小波理论识别模态参数的改进方法,将其应用到模型试验中。试验表明,该方法具有使用方便和识别准确的优点。