石英晶体谐振器预应力条件下的模态分析

针对石英晶体谐振器在受到外力后其振动模态如何变化的问题,基于 Mindlin 的振动理论通过ANSYS 有限元仿真得出横向力引起石英晶体谐振器的振动模态形状.结果表明:在外力的作用下石英晶体的振动位移大小和振动方向都发生了改变.该结果对于压力传感器和石英微天平的开发应用具有重要意义.     

某型车体结构预应力模态分析

针对某型车辆车体结构设计能否满足设计要求的问题,采用有限元分析方法,建立了某型车辆车体结构的有限元仿真模型,运用了预应力模态分析技术,获得了车体结构的应力分布云图、变形分布云图、固有频率及其所对应的模态振型,对其进行了结构强度分析和动态特性分析.分析结果表明,该车体结构能够满足设计要求.     

湿热环境下复合材料风力机叶片气弹稳定性

对湿热环境下复合材料风力机叶片气弹稳定性进行了分析.将细长叶片简化为Euler-Bernoulli型悬臂梁,基于复合材料梁理论,在本构方程中引入湿热效应,使用Hamilton原理,建立了湿热环境下复合材料叶片弯扭(挥舞-扭转)耦合动力学方程,进而得到叶片线性自由振动特征方程,使用假设模态法求解振动特性,讨论了截面扭角、湿热效应、铺层角等因素对叶片气弹稳定性的影响,得到如下结论:(1)扭转阻尼比非常小,易出现气弹不稳定,增加截面扭角可改善气弹稳定性;(2)当出现气弹不稳定时,温度的升高会加剧气弹不稳定;(3)湿度对气弹稳定性影响较小;(4)纤维铺层角对气弹性稳定性影响显著.     

基于改进FOA的风机叶片结构损伤检测

为解决风轮叶片多损伤情况下的结构损伤识别问题,提出一种基于单元模态应变能变化率和改进果蝇优化算法的分步损伤判别方法。该方法首先采用单元模态应变能变化率对损伤进行初步判定,然后利用果蝇优化算法对损伤位置和程度进行精确识别。由于传统果蝇优化算法极易陷入局部最优问题,则对其进行了改进。结果表明:采用单元模态应变能变化率可以有效识别出可能的损伤单元,在此基础上用改进果蝇优化算法可以更精确地识别结构损伤位置和程度,同时采用改进果蝇优化算法的识别精度明显优于简单果蝇优化算法。     

水平轴风力机叶片曲面建模与等几何分析研究

针对传统水平轴风力机叶片气动外形建模与结构特性分析,大多采用不同的基函数,从而使叶片可动边界及结构分析模型存在较大误差,进而影响计算精度与求解效率等问题,利用等几何分析法将叶片几何形状与结构模型无缝连接,直接将叶片气动外形的非均匀有理B样条(NURBS)控制向量作为叶片结构控制参数,通过与有限元方法对比,两种方法得出位移最大值偏差为6.133%,应变最大值偏差为6.277%,最大值点位移与应变随时间变化趋势都呈线性变化,直线斜率K值近似相同,验证了等几何分析的正确性与可行性。     

基于TRIZ理论的叶片仿生设计与有限元力学分析

改善风力机叶片气动性能,提高叶片刚度、稳定性,已成为大型风力机叶片设计迫切需要解决的问题。生物体独特的外部形状、功能、结构、材料的完美统一,高超的环境适应能力,也为风力机仿生设计提供了不竭灵感。仿生过程是一个分析综合创新的过程,运用TRIZ产品进化理论对风力机叶片技术所处发展阶段进行研究,有助于更清楚地了解风力机叶片的发展趋势和创新的必要性,使研究工作更具系统性和规律性。应用TRIZ产品进化理论,对风力机叶片技术的相关专利数据进行统计并绘制曲线图,通过与标准曲线的区段比较找出风力机叶片所处的发展阶段和接下来的发展趋势与对策。将鱼鳍作为仿生对象进行建模与力学分析,得到仿生模型的力学指标。     

风力机叶片大挠度挥舞振动特性分析

分析了风力机叶片大挠度挥舞振动特性.基于Hamilton原理,建立了叶片大挠度挥舞振动控制方程,其中非稳态气动力由Greenberg公式得出.使用瑞利-利兹法求解振动特征问题,得到振动的频率和无阻尼模态函数.基于得出的模态函数,使用Galerkin方法将控制偏微分方程离散,得到模态坐标方程.将振动位移分解为静态位移和动态位移,得到了静态位移和动态位移方程,考查了入流速度比对静态位移和气动阻尼的影响,并对大挠度挥舞振动动态响应进行了分析,得到如下结论：大挠度挥舞振动静态位移沿叶片展向随入流速度比的增大而增大,叶尖处位移最大；当入流速度比较小时,振动为小振幅的周期运动,入流速度比较大时,振动为大振幅的拟周期运动.     

风电叶片全尺寸静力加载测试载荷扰动分析

为解决风电叶片全尺寸静力加载测试中动滑轮和加载缆索构成的弹簧系统带来的载荷扰动问题,基于牛顿第二定律建立了叶片-加载缆索-动滑轮动力学模型,并基于Simulink和Adams分析了叶片和动滑轮之间的相对位置参数对叶片和动滑轮振动特性的影响。最后,针对某型叶片进行四点静力加载试验。仿真以及试验结果表明,缩小叶片和动滑轮之间挥舞方向的相对距离可以有效地缓解动滑轮和叶片在挥舞方向的抖动现象,并能使叶片和动滑轮的位移快速趋于稳态值,从而减小载荷扰动。在四点静力加载试验的各保持阶段对比中,改进参数后加载点处的实测载荷曲线和目标载荷曲线之间的误差较小,最大误差不超过3%,精度较高。     

基于多物理场的管道强度与模态分析(三)管道的流固耦合模态分析

由于流体作用而引起管道的冲击振动,对其可靠性和安全性具有重大影响。本文对充液管道的流固耦合模态进行了分析,并研究了壁厚和管径对管道固有频率的影响,为管道的设计和安全评价提供参考依据。     

G70B列车油罐液固耦合模态分析

针对列车油罐因列车提速导致液固耦合作用突出的问题,运用ANSYS软件对轻型油罐车G70B型罐体的液固耦合模态响应进行实例分析和计算;建立车载油罐的液固耦合系统有限元模型;对轻型油罐车G70B型罐体进行在不同贮液比时的液固耦合模态分析,得出固有频率和模态振型图.结果表明:不同的贮液比对罐体结构的模态特性影响很大,油罐内液体质量越多,油罐结构耦合振动频率越低.分析结果可以为油罐的结构设计提供参考.     

微机械振动陀螺模态耦合误差分析与激光修形方法研究

较大的模态耦合误差严重影响陀螺仪的零偏稳定性。研究了一种微机械振动陀螺仪的模态耦合误差形成机理,仿真分析了结构加工误差对模态耦合误差的影响规律。仿真结果表明:振动结构支撑梁上的加工误差是引起结构刚度不对称并产生模态耦合误差的主要因素,在与该加工误差对称的位置去除相应的材料可以减小甚至消除模态耦合误差。采用紫外激光微细加工技术,对微陀螺样机进行了结构平衡实验,激光修形后在没有输入角速度时,微陀螺样机模态耦合误差信号的峰峰值从2.88 V降低到0.24 V,取得了明显的修形效果。     

Inverse method based on modal analysis for characterizing the constitutive properties of thick composite plates

This paper presents a powerful method for evaluating the constitutive properties of composite laminates through a mixed numerical–experimental identification procedure based on both the extracted mode shapes and the corresponding natural frequencies of the structure. The modal quantities are measured with a precise contact-free experimental technique and extracted numerically with an accurate shell element derived from the higher order shear deformation theory. The elastic properties are estimated with a nonlinear least squares algorithm applied to modal identification criteria. With this novel approach of combining frequency and mode based error norms, the proposed identification method allows an accurate identification of both in-plane and transverse elastic properties with a single non-destructive test. The effectiveness of the procedure is highlighted by test cases on moderately thick to thick plates.     

微陀螺模态特性的参数化分析方法

模态分析是微陀螺结构设计的重要环节,针对一种采用L形截面悬臂梁支撑的微陀螺结构,提出了参数化的模态分析方法.建立了微陀螺的参数化模型,以VC作为封装ANSYS的APDL命令流的工具,开发了微陀螺参数化的模态分析模块.利用该模块研究了微陀螺模态频率随主要结构尺寸变化的规律,发现对模态频率影响较大的是硅结构的厚度和支撑梁的...     

Thermo-elastic stress of a metal-matrix composite disc under linearly-increasing temperature loading by analytical and FEM analysis

In this study, the elastic stress analysis of a composite disc with aluminium matrix subjected to a linearly-increasing temperature distribution has been carried out. The values of tangential and radial stress components that have occurred under the effect of the temperature from the inner surface of the disc towards the outer surface have been obtained by two different methods, numerical and analytical. In the analytical analysis, a computer program has been developed to get the values of thermal stresses. But in the numerical study carried out with the finite-element method, Abaqus 6.8 package program has been used. As a result of these analyses, it has been observed that the stress values obtained from both methods support each other. It has been determined under this temperature distribution that tangential stress components are always on the condition of compression in the inner surface of the disc and of tensile in the outer surface. It has also been found out that radial stress components are always in the state of tensile along the whole profile of the disc. Finally, the stress analysis of the same composite disc subjected to this temperature distribution, but with a reduced mass, has also been examined numerically.     

基于CAE的模态综合法误差分析

为研究用模态综合法进行发动机舱前端模型NVH分析时的误差,用整体计算法和模态综合法分别进行截止频率为100,200,300,1 000,2 000和3 000 Hz的模态计算,并基于模态计算结果进行原点传递函数计算.结果表明:考虑静态补偿的模态综合法计算误差小于不考虑静态补偿的计算误差;子系统模态计算截止频率大于2倍原点传递函数频率时,模态综合法计算误差小于10%;当传递函数频率是截止频率的1/3时,误差可以降低到5%。     

基于Abaqus的模态分析方法对比及验证

模态分析是目前研究结构动力学特性的重要方法,已经成为解决现代复杂结构动态特性设计的重要手段,模态分析对计算模型有效性验证和结构优化都能起到指导作用.在对比分析现有模态分析方法基础上,利用Abaqus对Lanczos方法下2种单元类型模型进行对比分析,并与理论值进行比较.     

基于等效模态阻尼的复合隔振系统振动计算方法

基于线性黏弹性假设,将应变能阻尼理论推广到复合隔振系统的等效模态阻尼计算中,运用Python和Abaqus编制相应的计算程序,该程序可考虑材料阻尼的频变特性。以多种材料组成的船舶双层复合隔振系统为算例,计算其等效模态阻尼和隔振器等效阻尼系数。分别采用直接积分法和模态叠加法计算系统振动响应,对比设备、筏架、船底壳的振动加速度响应,验证基于等效模态阻尼的模态叠加法的准确性。结果表明,该方法可以准确计算复杂组合模型的模态阻尼,算例的振动响应计算结果一致性较好,用模态叠加法可以大幅提高复合隔振系统稳态振动响应的计算效率。