叶片结构模态特性测量中声压方法的分析和应用

叶片结构模态特性测量中声压方法的分析和应用

论文摘要

解决工程振动通常有两种方法。一是通过数学分析,求出在自由振动情况下的模态特性(固有频率、模态质量、模态阻尼等),并在激振力的作用下求出相应的强迫振动的响应特性。另一种方法是实验方法,它是第一种方法的逆过程。主要是通过某种激励方法,使实验对象产生一定的振动响应,继而通过测振仪器直接测量出激励力与系统振动的响应特性。然后通过模拟信号分析或数字信号分析得到系统的模态特性本文分析了在工程测量中,经常遇到小质量或者小刚度的元件的测量问题。目前,国内最经常使用的是加速度传感器。测量中将加速度传感器安装在被测物体表面,因此会对其产生附加质量或者附加刚度,同时影响测量结果。本文提出了用测量声压的方法测量小质量或者小刚度的元件模态特性的方法。通过应用加速度传感器和测量传声器分别对一轴流风机叶片进行测量,计算分析结果,并同理论计算相比较。本文对轴流风机的叶片做了理论计算分析。并应用sysnoise软件,模拟了在测量中,传声器的摆放位置对测量结果的影响,得出在被测物体正对表面附近测量得到的数据更加稳定、平均。通过数值计算和实验,并对结果进行了讨论,表明测量声压方法在小质量、小刚度元件上的可行性和优势,其应用前景极为广阔。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 引言
  • 1 绪论
  • 1.1 研究目的和意义
  • 1.2 国内外研究状况
  • 1.3 主要研究内容和方法
  • 2 声学和传感器基础
  • 2.1 声学基础
  • 2.1.1 声压和声压级
  • 2.1.2 辐射声场
  • 2.1.3 声波的接收
  • 2.2 传感器基础
  • 2.2.1 传感器的定义及工作原理
  • 2.2.2 压电式加速度传感器
  • 2.2.3 测量传声器
  • 3 叶片结构及模态分析
  • 3.1 叶片的结构
  • 3.1.1 叶型参数
  • 3.1.2 叶栅参数
  • 3.2 叶片振动模态分析
  • 3.2.1 振动模态方程
  • 3.2.2 振动频响函数
  • 3.3 固有频率的计算
  • 3.3.1 基频及振型的求法
  • 3.3.2 高阶固有频率及其振型的求法
  • 3.4 点力与声压级关系的模态分析
  • 3.5 叶片振动分析的有限单元法
  • 4 模拟计算和实验研究
  • 4.1 用有限元方法对叶片进行振动计算分析
  • 4.2 传声器摆放位置的影响
  • 4.2.1 3D模型的建立
  • 4.2.2 声场的模拟
  • 4.2.3 小结
  • 4.3 实验研究
  • 4.3.1 实验设计及流程简介
  • 4.3.2 实验数据分析
  • 4.3.3 误差分析
  • 结论和展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 致谢
  • 相关论文文献

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