航空发动机轮盘在工作过程中容易出现危险的共振情况,为了研究高压涡轮级间封严盘的振动特性,通过振动特性结果来分析判断轮盘的可靠性,对航空发动机高压涡轮级间封严盘进行有限元分析,并设计完成模态试验,识别出高压涡轮封严盘振动模态参数,比对模拟与试验结果之间的差别,讨论了边界条件对模态结果的影响。结果表明所设计的模拟盘和转接段合理,数值计算与试验结果之间误差小于0.2%,可结合二者结果用于高压涡轮级间封严盘调频、减振和排故方面。

针对某卫星气瓶支撑结构无法满足卫星承载刚度要求的问题,提出一种优化方法,按照概念设计和详细设计两个阶段,对复合材料杆架式支撑结构的拓扑构型、几何参数以及碳纤维铺层角度开展协同优化设计;经过优化后的气瓶支撑结构重量为2.1kg,分别采用有限元法和模态试验法对优化后的结构进行考核验证;试验结果表明优化后的气瓶支撑结构一阶固有频率达到149.7Hz,与理论分析结果基本吻合,能够满足卫星总体对气瓶支撑结构基频不小于140Hz的刚度要求.上述结果验证了文中提出优化方法的有效性,为同类结构的优化设计提供了技术参考.

针对航空液压管道系统减振降噪设计需求,以某固定翼机型的液压管道为研究对象,以支撑参数(刚度、阻尼)为设计变量,以提高系统一阶频率、同时降低管道结构振动应力为目标,进行了动力学优化。优化结果表明,在一定范围内,提升支撑刚度可以提高管道系统一阶频率,避开危险共振区,但同时会增大管道结构应力;通过支撑刚度和阻尼的联合优化,可以在提升系统一阶频率的同时有效降低管道结构应力。根据优化方案结果,进行了管道模态试验,结果表明该优化设计有效提高了管道系统一阶固有频率、避开危险共振区域,提高了管道系统抗振能力。

准确分析热镀锌线沉没辊的湿模态固有频率对该类部件的设计和振动控制具有重要意义。对沉没辊进行了自由模态、约束模态以及流固耦合下湿模态的计算与试验,较高的一致性表明耦合模型合理。进一步对比试验和仿真结果表明,当沉没辊浸没水中,整体模态频率降低,且不同阶数的固有频率的降幅相差较大;前7阶中3阶模态与轴端约束无关。在此基础上,采用有限元方法分析沉没辊的壁厚、辊身长和外径对固有频率的影响,结果表明随着的壁厚的增加,固有频率值成线性增长;随着辊身长度和外径的增加,固有频率值均会降低,但不同的振型降幅会不同。

星载天线指向机构在运载发射主动段或外部激励作用下会发生振动,对天线指向精度产生影响。对某卫星收拢状态下的数传天线指向机构进行了模态分析,并进行了相应的模态试验,获得其前四阶固有频率及模态振型参数。结果显示,天线指向机构一阶固有频率大于100 Hz,远大于一般星体振动频率,结构设计合理;模态分析与模态试验前四阶模态振型一致,各阶固有频率的误差均在6%以内,验证了模态分析的有效性。

针对直线电机式悬架作动器模态分析误差较大的问题,提出影响分析结果的非线性因素--法向接触刚度,通过优化接触刚度因子实现对作动器模态的精确分析。利用ANSYS Workbench对其进行了有限元仿真,研究了作动器各部件在不同阶数下的固有频率变化值,获得了作动器固有频率与接触刚度因子的相互影响关系,得到了作动器在最优接触刚度因子下的固有频率与振型图,分析了运行速度与模态频率之间的关系曲线。结果表明初级铁心对样机结构整体频率影响最大;接触刚度因子等于0.6时,固有频率最优以及形变位移值最小;在第2阶频率下,作动器整体变形量较小,最大变形集中在次级铁心两端量;模态频率随运行速度的增大而增大。最后对悬架作动器样机进行了模态试验,仿真值与试验值较好吻合,验证了分析结果的正确性。

为了避免副车架因激励而产生的共振问题,副车架的模态试验研究具有重要意义。以某轿车副车架为研究对象,通过HyperMesh建立了车架的有限元模型,并利用ABAQUS计算出该车架结构的前10阶固有频率。采用移动传感器和移动力锤的试验方法对副车架固有频率进行测试,获得模态实验数据。通过对比试验模态和计算模态的值,两者的最大相对误差在5%以内,验证了有限元模型的正确性,为后续动静力学分析提供数据支持,研究结果对副车架的结构优化和改进具有重要的指导意义。

在高速永磁无刷电机转子设计中,为了提升电机运行的稳定性,避免转子高速失稳所引起的振动和设备损坏,通过NX软件建立了转子几何模型,导入转子动力学分析软件SAMCEF ROTOR进行求解,获得了高速永磁无刷电机转子的固有频率与振型图;通过试验模态分析实测其固有频率与振型,两者数据作比较,结果吻合。验证了动力学模型的正确性,了解了高速永磁无刷电机转子的低阶振动特性,为高速永磁无刷电机的转子设计与优化提供了有效手段和方法参考。

以提升机床立柱动态特性为目标,提出一种基于元结构特征的动态优化方法。依据机械元结构思想将机匣加工中心立柱分解,并提取出能代表其动态特性的元结构。基于有限元模态分析法,探究了元结构中筋板类型及其尺寸参数对其模态参数的影响规律,在此基础上对该元结构进行优化。通过对比结构优化前后的立柱动态特性并对改进后的立柱进行实验模态分析,验证了该方法的可信性。研究结果表明,该方法可以在后续在虚拟设计阶段中有效控制机床的隐性性能指标,为基于动态特性对其进行设计评价提供了数据支撑。

叶片是航空发动机的重要组成部分,它的制造精度直接影响着发动机的性能。床身作为数控机床的基础件,它的动态性能也是叶片加工的关键要素之一。以叶片五轴联动加工中心的床身为研究对象,通过有限元分析和模态试验分析,对其进行动态性能评估,找到床身的薄弱环节并进行优化设计,为以后的生产提供参考。同时,在有限元分析中提出一种快速甄别密集模态和虚假模态的方法,并通过实验进行验证。