支架设备结构模态实验及计算分析评价

论文摘要

振动现象是机械结构经常遇到的问题之一,由于振动会造成结构的共振或疲劳从而破坏结构,因此了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,将避免在使用中因共振因素造成不必要的损失。所谓的模态分析就是确定设计结构或机械部件的振动特性,得到结构的固有频率和振型。对复杂结构进行准确的模态分析将对结构系统的振动特性分析、振动故障诊断以及结构动态特性的优化设计提供依据。数值模态分析与实验模态分析是目前研究结构动力学特性的两大方法,已经成为解决现代复杂结构动态特性设计的相辅相成的重要手段,本文就是分别利用有限元计算和实验两种方法对支架设备结构及其各个部件进行了自由模态分析和工作模态分析,,最终结合两种分析结果做出评价。具体而言,就是首先应用通用商业有限元软件ANSYS,选用3-D、8节点结构实体单元SOLID45并采用映射网格进行有限元划分建立支架设备结构及其各个部件的三维有限元模型,应用ANSYS模态分析模块中的LANCZOS法分别对支架设备结构及其各个部件进行自由模态及工作模态的有限元计算分析。然后应用美国迪飞公司生产的DP730（24通道）振动测量仪、力锤、单轴及三轴和单轴加速度传感器和配套的实验测量软件Signal Calc 730,再结合实验数据处理及模态分析软件Me’scope对支架设备结构及其各个部件进行自由模态和工作模态的实验分析。最后将上述支架设备结构及其底座ANSYS计算模态分析和实验模态分析的前五阶振型和频率进行对比分析,评价支架设备结构的动态特性,保证支架设备结构的一阶频率大于100Hz。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 论文选题的目的与意义
• 1.3 本文研究目标和主要研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 模态分析理论
• 2.1 模态分析理论概述
• 2.2 数值模态分析
• 2.3 实验模态分析
• 3 支架设备结构模态的有限元计算分析
• 3.1 ANSYS模态分析简介
• 3.2 支架设备结构及其部件的有限元模型
• 3.3 支架设备结构及其部件的自由模态计算分析
• 3.3.1 自由模态分析概述
• 3.3.2 支架设备结构底座自由模态计算结果
• 3.3.3 支架设备结构托板自由模态计算结果
• 3.3.4 支架设备结构过渡板自由模态计算结果
• 3.3.5 支架设备结构边框自由模态计算结果
• 3.3.6 支架设备结构系统自由模态计算结果
• 3.4 支架设备结构工作模态计算结果
• 3.4.1 支架设备结构底座工作模态计算结果
• 3.4.2 支架设备结构系统工作模态计算结果
• 4 支架设备结构模态的实验分析
• 4.1 试验分析概述
• 4.2 支架设备结构自由状态模态实验结果
• 4.2.1 支架设备结构底座自由模态实验结果
• 4.2.2 支架设备结构系统自由模态实验结果
• 4.3 支架设备结构工作状态模态实验结果
• 4.3.1 支架设备结构底座工作模态实验结果
• 4.3.2 支架设备结构系统工作模态实验结果
• 5 支架设备结构计算与实验对比分析
• 5.1 自由模态对比分析
• 5.1.1 支架设备结构底座自由模态对比分析
• 5.1.2 支架设备结构系统自由模态对比分析
• 5.2 工作模态对比分析
• 5.2.1 支架设备结构底座工作模态对比分析
• 5.2.2 支架设备结构系统工作模态对比分析
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢