基于LMS与ANSYS Workbench的排气系统悬置参数的优化设计

为了分析吊耳刚度对排气管振动的影响,提出了一种基于LMS Poly Max及ANSYS Workbench的优化设计方法。首先建立了排气管的三维实体模型以及有限元模型,并对其进行约束模态分析;其次,利用LMS软件对排气系统进行了试验模态分析,通过计算模态与实验模态进行对比,验证模型的正确性;最后,利用修正后的有限元模型,以排气系统的一阶固有频率为优化目标,运用ANSYS Design Explorer对其进行灵敏度分析以及优化设计。优化后发现排气管的一阶固有频率从23.73 Hz提高到34.9 Hz,从而避开了怠速时发动机的激励频率,为排气系统的减震、降噪提供了重要依据。     

特定车速下长头重卡驾驶室异常振动分析

针对某长头重卡以90 km/h的速度在良好路面行驶过程中出现的驾驶室侧围异常振动现象展开研究。在故障分析和道路试验的基础上,基于PolyLSCF参数识别法对驾驶室白车身进行模态测试,建立驾驶室白车身有限元模型。通过试验与分析相结合的方法,分析外界激励对驾驶室振动的影响,掌握长头车驾驶室的振动特性,找到驾驶室异常振动的原因。研究结果表明:该长头重卡驾驶室侧围刚度较弱,局部模态复杂,模态特性与平头车驾驶室有所不同,特定速度下车轮激励的倍频与驾驶室1阶扭转频率相近。针对驾驶室异常振动问题,提出了结构优化方案,并通过仿真验证了优化措施的有效性。     

汽车外后视镜抖动的试验研究

根据后视镜结构和光学振动试验特点,阐述了后视镜抖动现象的产生机理.通过模态、台架和优化方案的比较,验证了其系统模型的合理性,结合优化设计方案可提升后视镜一阶弯曲模态频率,有效降低其振动抖动的故障发生几率,同时也给出了主客观评价的判定方法.     

轻型货车桥壳振动特性分析

通过有限元分析和试验相结合的方法对桥壳振动特性进行了分析。利用有限元软件对桥壳进行有限元建模,并通过兰索士法进行了桥壳的模态分析。建立了桥壳模态试验方法,采用LMS测试系统对桥壳进行模态试验,并通过模态比例因子(MCF)和模态置信判据(MAC)保证模态试验的可靠性。对比桥壳模态分析与模态试验的频率与振型,得出前5阶模态频率误差在5%以内且模态振型是一致的,桥壳的各阶模态频率均远离路面激振频率,不会发生共振失效现象,桥壳本体中间三角板与包裹半轴部分的桥壳过渡处振动幅度较大。     

控制力矩陀螺转子-框架耦合系统动力学分析

针对传统分析方法将转子系统、框架系统分离而存在的不足,提出控制力矩陀螺转子-框架耦合系统动力学分析方法,利用ABAQUS建立转子、框架及耦合系统有限元模型,对转子、框架、耦合系统进行模态分析和谐响应分析,揭示转子、框架、耦合系统模态特性和谐响应规律。结果表明：与单独分析转子、框架相比,转子-框架耦合系统动力学特性的分析结果有较大差异,通过转子-框架耦合系统分析可有效筛选系统共振点;转子、框架、转子-框架耦合系统谐响应“峰值”频率与模态频率并不完全对应,且各阶“峰值”大小不同,这与振动参与系数有关,合理设计振动参与系数可有效提升系统优化设计准确性。所得结果可为控制力矩陀螺优化设计提供理论参考。     

重载汽车与路面的动力相互作用研究

采用二自由度四分之一汽车悬架和粘弹性地基梁模型建立了二维汽车 路面系统。通过模态叠加法得到了路面位移的显示解析解,研究了路面位移响应的分布规律及路面振动对汽车的二次激励作用。研究结果表明,汽车正在经过的路面振动最大,汽车行驶前后的路面振动不对称;路面对汽车的二次位移激励呈周期性分布,频率接近移动汽车载荷对路面的作用频率。     

空调管路系统动态特性研究

针对样机设计、打样阶段的空调管路出现振动、应变超标需反复整改问题，课题组通过对管路进行有限元模态仿真计算出其振型与固有频率；再进行模态测试，将仿真结果与测试值做对比，二者误差较小；通过对管路进行应力及振动测试分析，发现应力、振动的峰值点所对应的频率出现在管路固有频率附近，为共振引起。研究结果表明：在设计阶段通过有限元分析可计算出管路的模态与振型;为管路优化设计提供依据,同时节省了打样与实验成本。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的准确性。结果表明,该永磁同步电机的定子结构模态频率和径向电磁力波频率有较大的差异,不会由于电机径向电磁力而产生共振,这项工作为解决电机振动噪声问题和优化汽车NVH性能提供了参考。     

大客车后视镜振动性能预测与结构优化

客车后视镜是驾驶员判断车周路况的重要依据,为提高客车行驶安全性,需采用有限元分析方法计算求解后视镜的动态特性。采用Hypermesh软件对后视镜做约束模态分析,得到系统的各阶固有频率及振型。利用LMS测试软件,通过锤击法测试计算系统的各阶固有频率及振型以验证仿真模型的有效性。仿真与试验结果表明:后视镜在侧向与垂向的抖动较大,且1阶固有频率偏低,在该频率的激励下易产生共振,影响安全性,需将其控制在规定阈值内。因此对传统后视镜进行结构优化并进行模态分析,仿真结果表明,改进后的结构提高了系统的一阶固有频率,很好地降低了共振的危险性,提升了整车的NVH性能。这为今后设计开发后视镜提供了预测,也为提高客车整车NVH提供了依据。     

风力发电塔系统整体建模与模态分析研究

为了判断风力发电塔系统是否能避开共振，需对其进行模态分析。提出了考虑“桨叶—轮毂—机舱—塔筒”耦合的整体建模的方法，可用于风力发电塔系统模态的计算。分别进行了停机阶段、运行阶段和切出阶段的模态分析，对比其频率和固有振型。对比结果表明:三个阶段的频率基本相同，只须验算停机状态下的频率满足规范即可；塔筒的振动形式主要为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动；桨叶在前十阶的振动形式主要为挥舞振动和摆振，且三桨叶振动存在一定的规律；相对于停机阶段，运行阶段时振型基本相同，切出阶段时振型有较大差异。     

移动飞机荷载作用下滑行道桥的动力响应分析

针对飞机荷载的特点,以首都机场5号滑行道桥为例,用模态综合法分析了飞机与滑行道桥耦合系统的振动情况.采用4自由度飞机模型,在用有限元软件分析得到桥梁频率和振型的基础上,建立滑行道桥与飞机的振动时变方程,用逐步积分法解方程组得到了滑行道桥任意点的挠度时程曲线.结果表明,此方法能够较为准确的描述滑行道桥在飞机移动过程中的动态响应.     

小型双缸往复式压缩机噪声模拟与实验

针对制氧机用小型双缸往复式压缩机噪声过大的问题,通过Fluent气动仿真与LMS Virtual.Lab多体动力学仿真模块联合模拟仿真,求解出压缩机压力脉动和轴承激励。以结构自由模态为基础,添加压力脉动和轴承激励为边界条件,并结合声振耦合理论,得到双缸压缩机的离散噪声分布及声压级云图。研究结果表明：决定压缩机噪声值的波峰频率为800、2 500和3 100 Hz,与固体模态频率相近;通过改变结构刚度可降低压缩机波峰噪声。研究结果可为小型往复式压缩机的噪声控制提供参考。     

水中有限长功能梯度材料圆柱壳声辐射研究

研究了径向简谐集中力激励下的水中功能梯度复合材料有限长圆柱壳的振动和声辐射问题。从有限长功能梯度材料振动方程出发，利用模态叠加法，推导出了圆柱壳在径向集中力激励下，平面振动平均振速和声辐射效率表达式。通过数值仿真计算了不同梯度指数下圆柱壳的平均振速、辐射功率和辐射效率。为功能梯度材料圆柱壳声辐射的研究提供了一种有效方法。     

汽车车内中高频噪声模拟仿真分析

建立了某国产乘用车的SEA模型,对乘用车驾驶室中高频噪声进行了仿真。将理论计算和试验测量相结合得到了模型的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子等参数。进行了发动机空挡5 000 r/min试验,测得发动机舱声辐射激励和动力总成悬置振动激励;完成了驾驶室头部声腔噪声仿真计算和试验验证,检验了SEA模型的可靠性。利用此模型,针对底盘噪声输入进行了车内中高频噪声仿真分析,得到了驾驶室头部声腔的噪声响应特性曲线。     

环状压电超声电机的多频率驱动分析与实验

针对压电超声电机的多频率驱动问题进行研究,设计并制作了利用定子内圆周面驱动的环状压电超声电机,明确了利用行波驱动电机转子的机理。通过有限元计算给出了电机定子所用弯曲模态的振型与位移云图。以计算结果为基础,分析了电机所用的压电陶瓷片的极化分区与定子弯曲模态激发之间的关系,得出了所用的压电陶瓷片能够实现电机多频率转动的结论。完成了所研制的超声电机的多频率驱动实验。实验结果表明,电机能够实现在多频率点的转动。依据本文分析思路,可以对其他结构形式的超声电机的多频率驱动问题进行研究。     

基于静动态特性的数控带锯床仿真与优化

针对某型号带锯床在锯切材料过程中存在着振动较大等问题，对其动静态特性进行仿真研究。通过对该带锯床整机锯架部 位的受力平衡分析，确定了双立柱式为该带锯床最合理的布置方式。利用专业有限元分析软件对该带锯床进行了模态以及谐响应分析，得到该带锯床的主要振型 以及整机由于激励的作用而造成的响应，据此对该带锯床进行了优化设计。结果表明：该型号带锯床的单立柱结构布局方式需重新设计为双立柱式；该带锯床一 阶频率较低，需对其进行优化设计；优化后的带锯床性能优于改进前的带锯床。大部分带锯床均可采用文中针对该型号带锯床的静动态特性进行分析与研究的方 法来提高其抗振性能，最终达到提高锯切效率和锯切精度的目的。课题组的研究成果在工程上具有比较高的应用价值。     

基于车辆振动响应间接识别桥梁频率的模型试验研究

为证明采用过桥车辆振动信号可以识别桥梁多阶振动频率,搭建了缩尺车桥耦合振动模型进行试验,研究了各类影响因素下采用二轴试验车对桥梁频率的识别效果。首先,介绍了缩尺车桥耦合振动的模型梁和试验车;其次,分析了传感器分别安装于模型梁、试验车底座和试验车顶座的振动信号,并对比这3种振动信号对桥梁频率的识别效果;最后,研究了悬架刚度、车身质量、路面粗糙度和运营车流激励对试验车间接识别桥梁频率的影响。结果表明,试验车底座的振动传感器可以识别得到桥梁前3阶竖向振动频率和前2阶扭转振动频率,与安装于桥梁振动传感器的频谱大致相同,说明该传感器不受车体振动影响;试验车顶座的振动传感器可以准确识别桥梁第一阶竖向振动频率,但是桥梁高阶频率受到车体自身振动频率干扰较难识别。各类影响因素主要影响试验车顶座振动传感器的桥梁频率识别效果,对试验车底座振动传感器的桥梁频率识别效果影响很小,证明了所设计试验车在间接测量桥梁动力特性的优越性。     

电动汽车动力电池箱模态分析及结构优化

为解决某型电动汽车电池箱在行驶中发生共振的问题,课题组对该动力电池箱进行有限元建模与模态分析,求解出动力电池箱的模态频率和振型;求解结果与模态试验结果对比分析,验证了有限元模态仿真是准确的。为避免车轮不平衡激励而产生的共振,课题组提出了3种电池箱结构优化方案。仿真分析表明,更改底板材料和增加纵梁结构的方案既实现了结构轻量化,又避免了因路面不平度对动力电池箱产生的共振。该研究为动力电池箱结构的设计与结构优化提供了参考。     

基于有限元法的125型摩托车车架结构分析

针对某125摩托车局部振动比较严重，采用有限元分析软件ANSYS，对该款车架进行了结构模态分析，得到车架固有频率和振型。并与该牟架的试验模态分析结果进行比较，认为建立的模型满足设计要求，为后续车架结构优化改进工作奠定了基础。     

参数频域识别的最优采样频率研究

由给定的施力函数性质，导出了优化识别结构系统模态参数最优采样频率的判据，给出了相应的定理和公式。实际算例表明，频域内最优采样频率与激励的性质有关，而与系统的输出无关。