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某型柴油机机体的有限元分析和试验模态

发布于:2016-06-01 18:56
有限元分析

      在试验的某型柴油机机体上布置179个测点,并用橡皮绳悬挂,使柴油机处于自由状态,整个测试系统框图如图所示。试验采用锤击法激振,分析频率为2000Hz,数据处理时加设瞬态窗函数,模态参数识别是在SMS企业的MODAL3.0App包上完成的。
      由这些关系,根据试验中获得的频响函数,可以确定各阶固有频率和模态阻尼,试验获得2000Hz内机体固有频率6阶,表列出分析获得的模态参数,图是机体模态试验的第1阶振型。
      动态有限元分析是在SMS企业的FEDESKApp包上完成的,其基本原理是采用基于位移的有限元方法,将连续体经合理的离散化成为S个单元,n个节点的网络结构,获得结构无阻尼自由振动的固有频率和振型,其特征值和特征向量为实数,然后用迭代法求解有阻尼时的数值。
      计算时输入动态有限元分析App的机体结构原始数据有:结构类型为三维,分析类型为线性动态结构,最大结点数为245个,自由度数目7458个,总共270个单元,分为三种类型,要求的模态为20阶,扩展模态8阶。
      虽然在试验模态分析中,2000Hz分析频率范围内获得6阶模态,为了能够得到精确的结果,选择合适的所求模态数目是必要的。动态有限元分析获得的28阶固有频率如表所示,由于机体的动态特性分析是在自由状态下进行的,前6阶模态反映为刚体模态。图是由有限元分析获得的第9阶模态振型,表是有限元分析和模态分析得到的有限元分析和模态分析频率数据。
      用两种方法研究同一机体的动态特性,其结构参数完全相同。为了检验有限元计算结果与模态分析试验结果的一致性,对比由结构参数综合反映的模态频率和模态振型是较方便的方法。
      从表所列的数据可以看出有限元分析和试验模态分析获得的固有频率之间存在某些差异,在2000Hz分析频率内,有限元分析比试验模态分析的模态数多,有的相邻频率比较接近。可以理解在试验模态分析的参数识别和拟合过程中,由于峰值并不明显或由于仪器分辨率的原因,相邻较近的固有频率难以觉察,而没有选择拟合。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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