基于Lanczos法的多管火箭炮模态仿真和试验

为研究某型多管火箭炮振型和固有频率,对其进行模态分析,根据火箭炮发射装置物理样机,完成其有限元模型建立;完成火箭炮发射装置模态测试,采用Lanczos迭代法完成模态仿真分析;将仿真和试验测试模态结构进行对比验证,通过振型完成火箭炮刚度分析,为其进一步优化设计提供支撑。     

时变载荷下履带车辆传动箱振动响应仿真

为了掌握某型履带车辆传动箱箱体在运行过程中振动响应的敏感位置,在RecurDyn中建立了齿轮传动系统虚拟样机仿真模型,并利用试验值进行了验证。利用HyperMesh对传动箱箱体进行了有限元前处理,并导入ANSYS进行模态分析,得到了箱体低阶固有频率以相应振型。将RecurDyn动力学求解得到的各轴承座处的时变载荷,输入到箱体有限元模型中,实现了RecurDyn和ANSYS的有效结合,提高了仿真的效率,得到了时变载荷下箱体振动加速度的分布情况,为该传动箱体振动测试测点的选择提供了依据。     

复合材料螺旋桨应变模态计算与试验

采用经过验证的有限元模态算法计算了金属桨和碳纤维桨模型的固有频率和位移、应变模态振型,在桨叶表面贴附电阻应变片并进行了应变模态测量试验。结果表明:铜桨和碳纤维桨的前三阶固有频率与计算值相差分别在3%和12%以内;碳纤维桨各阶固有频率均比铜桨要小,应变模态振型相似,结构阻尼前者是后者的4倍左右。     

某火控计算机印制板动力学特性仿真试验分析

针对装备中火控计算机在振动冲击环境下印制电路板上的引脚及焊点处往往首先失效,但该处的应力大小又难以通过实验测得的特点,利用ANSYS有限元软件对火控计算机中轴角转换板进行动力学分析——模态分析得到了其各阶固有频率和振型;谐响应分析求得了同一频率下不同位置的谐响应峰值;瞬态动力学分析确定了电路板在已知激励下各位置应力随时间变化曲线。其结果为进一步分析和研究元器件引脚及焊点失效提供了依据。同时,通过仿真可以找到电路板的薄弱环节并采取相应措施提高其可靠性。最后通过模态实验验证了模型的正确性。     

履带车辆炮塔及火炮有限元建模与模态匹配分析

为了减小履带车辆炮塔及火炮的振动对火炮射击精度的影响,采用一维、二维、三维单元混合建模的方式建立了炮塔和火炮的有限元模型,计算得到了模型各阶模态固有频率和模态振型,并分析了履带车辆的主要振动激励源,绘制了系统的模态匹配图,最后对其进行了模态匹配分析。结果表明:炮塔和火炮在局部模态存在耦合,其与发动机激励、路面激励的耦合主要集中在中频段,车辆行进间射击时,应尽量使其工作在发动机转速区间为1 600~2 000 r/min和2 100~2 300 r/min以及速度区间为18~32 km/h和36~45 km/h工况下,该结果为提高火炮的射击精度提供了量化参考。     

船用螺旋桨振动特性数值计算与分析

为了降低螺旋桨结构振动产生的水下辐射噪声,采用结构有限元耦合流体边界元的虚拟质量法,运用通用有限元软件MSC.NASTRAN计算了螺旋桨在空气中和水中的固有频率和振型,分析了流体与结构之间的相互作用对螺旋桨振动特性的影响。研究结果表明:虚拟质量法能够准确计算螺旋桨在水中的固有频率;螺旋桨在水中的固有频率要显著低于空气中的固有频率,且在水中的振动位移也比空气中小;无论在空气中还是水中,螺旋桨都存在三类基本的桨叶振型;螺旋桨在空气中和水中的振型存在差异,且随着频率的升高二者差异明显;对于不同阶桨叶振型,固有频率随模态阶数的变化显著,而对于同一阶桨叶振型,这种变化并不明显;对于同一阶桨叶振型而言,随着频率的升高,频率缩减比呈递增趋势,相应的附连水质量依次减小。     

复合材料夹芯圆柱壳自由振动研究

为探究某复合材料夹芯圆柱壳的振动特性,采用单点拾振法进行模态试验,并基于有限元方法对该圆柱壳进行了固有频率计算。将实验和仿真对比,发现有限元计算固有频率和实验最大误差为10.65%,模态振型大体一致,振幅曲线吻合较好。基于有限元法研究了长度、半径以及芯材表层厚度分布对该圆柱壳基频的影响,结果表明:长度和半径的增加均导致基频的降低,但长度的变化对基频的影响更显著;圆柱壳基频状态时的振型与几何参数有关,即半径增加,环向波数增多;长度增加,环向波数减少。采用二阶实体单元对芯材进行离散,内外表层相对中面线位移具有对称性,芯材因其自身的弹性处于压缩状态,说明有限元法能有效模拟内外表层横向位移运动情况。     

双层柱壳的流固耦合模态计算与试验研究

采用结构有限元和内域流体有限元的流固耦合计算方法,对球壳及其内域流体进行有限元离散计算,并将计算所得的模态振动频率与理论结果进行了比较.采用同样的方法,进一步对加筋双层圆柱壳进行了流固耦合的复特征值分析,并求解了其固有频率和振型.试验分别对双层柱壳充水和不充水情况下模态和模态频率进行了测量,结果证实了数值计算方法的正确性.     

磁场环境下黏弹性基体中非局部纳米梁动力学特性分析

根据非局部Euler梁理论建立了外部磁场影响下的黏弹性基体上纳米梁的动力学问题分析模型。通过引入Kelvin黏弹性地基模型和洛伦兹力,得到了纳米梁的振动控制方程。基于Kelvin-Voigt黏弹性模型,给出了黏弹性基体上纳米梁在磁场影响下的固有频率解析解,并就多种典型情况进行了分析。在一般情况下,利用传递函数方法对振动控制方程进行求解,得到了纳米梁固有频率及相应振型的封闭解。以某单壁碳纳米管为例,计算得到了多种边界条件下纳米梁的前三阶固有频率,并详细分析了非局部参数、磁场强度、长细比、阻尼系数及边界条件等因素对纳米梁振动特性的影响情况。结果表明,文中所建的动力学分析模型对研究磁场作用下纳米梁在黏弹性基体上的动力学特性问题准确有效。     

基于有限元的坦克变速箱体模态分析

建立了坦克变速箱体详细的有限元模型,采用Lanczos算法对箱体结构进行了模态分析,计算出了箱体结构的前16阶非刚体模态的固有频率及相应振型.分析结果显示了箱体各部分结构振动的强弱分布以及抗振薄弱区,为下一步的动态响应及动态修正提供了必要的依据.该分析结果也为变速箱故障诊断提供了参考依据.     

舵机减速机构动力学仿真与振动特性研究

鱼雷在运输和实航时环境复杂,会遇到各种外界激振源的影响,使舵机减速机构的传动精度降低,从而影响整个系统的制导精度和可靠性。以三级行星齿轮和蜗轮蜗杆减速机构为研究对象,建立动力学虚拟仿真模型,采用有限元分析法对其进行模态分析,得出固有频率和振型;将随机载荷的功率谱密度函数作为输入进行随机振动分析,仿真结果表明,舵机减速机构的输入轴、一级太阳轮齿以及蜗轮蜗杆啮合处所受振动量级较大,设计时需重点关注。     

加农炮身管纵向振动的固有特征分析

建立了加农炮身管纵向振动的力学模型,推导出了频率方程,给出了固有频率的数值计算结果,描绘了加农炮身管纵向振动的固有振型,对影响加农炮身管纵向振动固有特征的各种因素进行了分析。     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

基于模态分析的变速箱振动测点优化配置

针对坦克变速箱振动信号在状态监测中测点的选择问题,提出了根据不同测点的频响特性优化振动测点的方法。通过分析变速箱箱体的有限元动力学模型,得到箱体的各阶固有频率和振型,选择模态分析中总位移较大的位置作为最优的测点安装传感器,为试验测点布置以及状态监测和评估提供理论支持。研究结果表明：位于风扇联动装置齿轮箱附近的传感器对变速箱振动信号的强弱变化比较敏感。     

水下高速航行器壳体振动特性分析

随着超空化技术被用于水下航行器减阻提速,水下高速航行器的结构设计也成为热点。为了确保在设计范围内航行器不发生颤振,对水下高速航行器壳体的振动特性进行了研究。采用有限元分析软件ANSYS建立了三维有限元模型。考虑到实际问题的复杂性,在建模时做了适当简化,忽略对整体结构影响不大的小孔、小圆角、小倒角;将各段壳体间的连接视为刚性连接,建模时将其视为一体。采用分块Lanczos法对模型进行模态分析和研究,一共提取了前25阶自由振动模态。经过分析比较,排除零模态、合并相同模态,最终给出了其前11阶的固有频率和振型。分析结果表明壳体结构整体刚度较好,在理论上证明了壳体结构设计方案的可行性,为航行器壳体的结构设计提供了理论依据。     

惯性效应对电主轴动态性能的影响

为分析高速电主轴轴承-转子系统的动态特性,利用有限元分析方法和Timoshenko梁理论,建立考虑离心力和陀螺力矩等高速惯性效应和系统阻尼的电主轴转子系统动力学模型;并以120MD60Y6型号高速电主轴为研究对象开展模态试验,获取系统不同工况下的固有频率。研究结果表明:离心力除了造成轴承支承软化外,还会造成转轴软化,且转轴软化是造成主轴系统固有频率下降的主要原因;陀螺力矩会将主轴系统每阶固有频率分为前后两个模态,且前后模态随转速变化的规律不同。仿真结果和试验结果吻合较好,这表明所建模型能够准确预测高速电主轴动态性能。     

军用电子机箱模态分析及测试

对某军用电子机箱的固有频率从有限元分析和模态试验测试两个方面进行研究,并将理论分析结果和模态试验测试结果进行对比,确定了电子机箱的固有模态.为今后电子机箱的设计提供了参考依据,为仿真分析提供了有效的有限元建模方法.     

高柔悬臂结构的弯曲型集中质量模型研究

基于质量集中和刚度等效的原则,提出了一种将高柔悬臂结构简化为弯曲型集中质量模型的新方法。首先,根据集中质量法确定简化模型节点处的集中质量。然后,基于振动特征方程和悬臂结构柔度矩阵中各元素与抗弯刚度的倒数之间具有线性关系的特点,推导出固有频率与层间等效抗弯刚度之间的非线性关系式;通过有限元软件对结构进行模态分析,提取其固有频率,将提取的固有频率代入关系式即可计算出等效抗弯刚度。最后,用数值算例对比验证了该模型简化方法的有效性和精确性。     

弹性地基上椭圆薄板自由振动的一个解析解

借助椭圆坐标变换,并利用微分算子分解给出了弹性地基上椭圆薄板的自由振动解.根据马休函数特性,并考虑模态的正交性,针对周边固定和周边滑动固定2种边界条件,求得了弹性地基上椭圆薄板固有频率和相应振型的解析表达式.     

基于试验的C/SiC典型结构热模态模型修正方法

基于有限元法的热模态理论,建立了合理的C/SiC典型结构件有限元模型。考虑到C/SiC复合材料性能参数分散性以及结构热应力附加刚度对固有频率的影响,采用弹簧单元模拟热应力的影响。根据模态试验数据,以优化的方法依次对自由边界、固支边界典型结构仿真模型进行了频率修正,对工程实际具有一定的参考意义。