服役状态下边界约束优化的弹条固有频率提升研究

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作者 谭滔 韦凯 +2 位作者 石健松 李国栋 王显 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第10期4502-4514,共13页

为了解决弹条在服役状态下因固有频率与钢轨波磨、车轮多边形磨耗等轮轨周期性非均匀磨损引起的高频激振频率重叠而引发的共振问题,以铁路钢轨扣件ω型和e型弹条为研究对象,建立精细化三维有限元模型,计算并分析得到弹条在服役状态下的... 为了解决弹条在服役状态下因固有频率与钢轨波磨、车轮多边形磨耗等轮轨周期性非均匀磨损引起的高频激振频率重叠而引发的共振问题,以铁路钢轨扣件ω型和e型弹条为研究对象,建立精细化三维有限元模型,计算并分析得到弹条在服役状态下的基本静力特性和振动特性;然后,从服役状态下弹条的模态振型特征出发,通过在扣件系统铁垫板上调整弹条的边界条件,对固有频率处弹条的模态振型进行有效约束,实现了弹条固有频率的提升;最后,为了验证弹条固有频率的提升效果,开展了室内组装模态试验进行相互验证。研究结果表明:在0~1000 Hz范围内,现有ω型弹条在服役状态下具有2阶振动模态,固有频率分别为682 Hz和852 Hz;e型弹条具有1阶振动模态,固有频率为864 Hz;仿真结果与室内组装模态试验结果的误差在3%以内。经过约束优化后,ω型弹条在服役状态下的前2阶固有频率分别提升了559 Hz和455 Hz,e型弹条的1阶固有频率提升了292 Hz,仿真与试验结果的误差在2%以内。约束优化后2种弹条固有频率均提升至1100 Hz以上,能够避开200~900 Hz的轮轨高频激振频率范围,减小弹条的共振疲劳伤损。约束优化后的ω型和e型弹条的最大Mises应力、扣压力以及弹程基本无变化,固有频率的提高并不会造成弹条静态性能的损伤,均能满足设计安装要求。研究结果可为铁路扣件弹条的设计及优化提供一定的参考。 展开更多

关键词 扣件弹条 模态试验 约束优化 固有频率 模态振型

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基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在桥梁状态评估中的应用 被引量：12

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作者 林贤坤 覃柏英 +1 位作者 张令弥 郭勤涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第14期52-57,76,共7页

以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比... 以张家港河大桥为对象,在不中断交通条件下对该桥实施模态试验,建立和修正其有限元模型,由此对试验模态振型质量归一化。利用振型已质量归一化的试验模态参数,计算该桥已知静荷载作用下的试验模态挠度,通过模态挠度与静挠度实测值的比较、关键问题的仿真研究和模态振型对模态挠度影响的误差分析,探讨和说明了基于不中断交通运行模态分析的模态挠度法在实际工程中应用于桥梁状态评估的可行性与有效性。 展开更多

关键词 桥梁状态评估 模态挠度法 不中断交通 运行模态分析 试验模态振型 质量归一化

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润扬大桥悬索桥在线模态分析系统的设计与实现研究 被引量：4

3

作者 李枝军 李爱群 +1 位作者 韩晓林 缪长青 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期32-35,86,共5页

介绍了润扬大桥悬索桥在线模态分析系统的设计思路。主要包括:设计策略、测点布置以及模态识别方法。对系统的设计与实现的关键技术问题进行了研究。在模态识别方法上将传统的基于环境激励的模态试验方法引入到在线模态分析中,并对传统... 介绍了润扬大桥悬索桥在线模态分析系统的设计思路。主要包括:设计策略、测点布置以及模态识别方法。对系统的设计与实现的关键技术问题进行了研究。在模态识别方法上将传统的基于环境激励的模态试验方法引入到在线模态分析中,并对传统频域峰值法做了改进,实现了模态分析的实时性和振型的完整性。对比系统识别结果和现场测试结果表明:系统运行稳定、识别结果可靠。系统的建立为该桥动力特性研究、预警以及评估提供了大量重要参数。 展开更多

关键词 悬索桥 在线模态 评估 环境激励 模态测试 振型优化

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基于锤击法的复合材料层合板振动理论及实验模态分析 被引量：4

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作者 李菊峰 杨涛 +1 位作者 杜宇 牛雪娟 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期25-28,36,共5页

基于实验模态分析理论,构建了复合材料层合板的模态实验理论及测试系统。首先制备了150mm!80 mm!3.75 mm的碳纤维复合材料层合板,通过DH5922N动态数据采集仪提取了加速度传感器以及力锤所感应到的频响函数及激励信号。将频响函数导入DH... 基于实验模态分析理论,构建了复合材料层合板的模态实验理论及测试系统。首先制备了150mm!80 mm!3.75 mm的碳纤维复合材料层合板,通过DH5922N动态数据采集仪提取了加速度传感器以及力锤所感应到的频响函数及激励信号。将频响函数导入DHDAS动态信号分析系统后获得复合材料层合板一阶及二阶固有频率分别为323.103和656.180 Hz,并测得对应频率下的各测点振型。结果表明,利用本文所提出的实验理论及所用设备可精确提取复合材料层合板的模态信息。 展开更多

关键词 复合材料 模态测试 模态振型 固有频率

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高速铁路PC斜交箱梁桥振动特性模型试验研究 被引量：26

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作者 何旭辉 盛兴旺 陈政清 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期89-92,共4页

简述了斜交桥在我国的应用和发展概况,通过对我国京沪高速铁路设计中的一座3跨预应力混凝土斜交箱形连续梁桥缩尺模型的试验研究,得出斜交箱梁的固有频率、振型及模态阻尼比等结构动力特性,比较了正交、斜交箱梁的固有频率、振型的差异... 简述了斜交桥在我国的应用和发展概况,通过对我国京沪高速铁路设计中的一座3跨预应力混凝土斜交箱形连续梁桥缩尺模型的试验研究,得出斜交箱梁的固有频率、振型及模态阻尼比等结构动力特性,比较了正交、斜交箱梁的固有频率、振型的差异,结合空间结构分析结果,探讨了这种桥型的结构特性。 展开更多

关键词 高速铁路 PC斜交箱梁桥 振动特性 模型试验 研究 固有频率 振型 模态阻尼比

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基于有限元的原木横切面应力波振动特性的研究 被引量：5

6

作者 刘嘉新 周伟 李超 《林业工程学报》 北大核心 2018年第6期19-24,共6页

为获得原木横切面应力波的振动特性,并验证利用有限元法在原木中建模的正确性,对健康樟子松和空洞樟子松圆盘试件横切面分别进行了有限元计算模态分析和试验模态分析。在有限元计算模态分析时,建立了健康樟子松与空洞樟子松圆盘试件横... 为获得原木横切面应力波的振动特性,并验证利用有限元法在原木中建模的正确性,对健康樟子松和空洞樟子松圆盘试件横切面分别进行了有限元计算模态分析和试验模态分析。在有限元计算模态分析时,建立了健康樟子松与空洞樟子松圆盘试件横切面的有限元模型,然后加载求解,得到了健康樟子松与空洞樟子松圆盘试件的前5阶固有频率与模态振型;在试验模态分析时,分别采集了健康樟子松与空洞樟子松圆盘试件横切面的应力波信号,并对其进行小波包去噪处理和快速傅里叶变换,得到了健康樟子松与空洞樟子松圆盘试件的前5阶固有频率。将计算模态与试验模态前5阶固有频率相互对应并进行误差分析,结果表明,计算模态与试验模态固有频率的相对误差小于10%,具有高度吻合性,验证了樟子松圆盘试件有限元模型的正确性。由计算模态振型图可知,木材出现空洞缺陷时,空洞附近的形变量较大,这为利用有限元模型进行木质结构的优化设计提供了依据。 展开更多

关键词 原木 有限元计算 模态试验 固有频率 模态振型 樟子松

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损伤结构的实验曲率模态研究 被引量：6

7

作者 易登军 韩晓林 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2004年第3期234-237,共4页

为探讨基于振动模态分析的结构无损检测技术 ,把曲率模态应用于单向板这样的承弯结构 ,从理论上验证了该指标的变化是结构损伤程度和位置的函数。通过有限元数值模拟和单向板破坏实验 ,证明了利用该指标对判断承弯结构的损伤效果显著。... 为探讨基于振动模态分析的结构无损检测技术 ,把曲率模态应用于单向板这样的承弯结构 ,从理论上验证了该指标的变化是结构损伤程度和位置的函数。通过有限元数值模拟和单向板破坏实验 ,证明了利用该指标对判断承弯结构的损伤效果显著。该方法的进一步完善使利用振动诊断技术对大型结构进行无损检测成为可能。 展开更多

关键词 损伤结构 实验 曲率模态 无损检测

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大型牛头滑枕式电火花加工机床的动态特性测试与分析 被引量：2

8

作者 刘建勇 翟力军 +2 位作者 王敏达 丁连同 冯猛 《电加工与模具》 2015年第1期54-57,60,共5页

系统阐述了典型大型牛头滑枕式电火花加工机床的动态性能测试和分析方法。用多通道信号采集分析仪对该机床在多个位姿进行了多点激励单点识振的模态测试和模拟工况下的ODS(Operational Deflection Shapes)测试。综合分析模态测试和ODS... 系统阐述了典型大型牛头滑枕式电火花加工机床的动态性能测试和分析方法。用多通道信号采集分析仪对该机床在多个位姿进行了多点激励单点识振的模态测试和模拟工况下的ODS(Operational Deflection Shapes)测试。综合分析模态测试和ODS测试结果可知,该机床在不同行程位置处的动态性能稳定性较差,需通过对机床进行整机机械结构更合理的布局、滑动部件的轻量化设计和提高床身等部件的静刚度等措施来提高机床动态性能的稳定性。 展开更多

关键词 电火花加工 牛头滑枕式 模态测试 ODS测试

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大型异步电机结构振动特性的研究 被引量：21

9

作者 王天煜 王凤翔 +1 位作者 白浩然 张国卫 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期140-143,共4页

精确计算电机的固有频率和响应,对于预测电机的振动和噪声是至关重要的。文中利用三维有限元分析研究大型感应电机定子的振动模态和固有频率,并分析绕组、端盖、连接筋及安装方式对电机定子固有频率和振动模态的影响;研究表明,对于大型... 精确计算电机的固有频率和响应,对于预测电机的振动和噪声是至关重要的。文中利用三维有限元分析研究大型感应电机定子的振动模态和固有频率,并分析绕组、端盖、连接筋及安装方式对电机定子固有频率和振动模态的影响;研究表明,对于大型异步电机,定子绕组对固有频率和振动模态有显著的影响,安装端盖和机座固定使定子固有频率上升,通过改变机座及端盖结构可改变定子固有频率,避免发生共振,采用弹性连接筋,可有效减小定子振动的传播。实验验证部分计算结果。 展开更多

关键词 大型异步电机 固有频率 模态 有限元分析 脉冲激振实验

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柴油机模态试验与分析应用实例

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作者 刘新华 谭建松 李启标 《车用发动机》 北大核心 2002年第2期20-22,共3页

应用一套模态测量分析系统对某V6柴油机组件进行了模态测试 ,获得其模态参数及振型 。

关键词 柴油机 模态试验 模态参数识别 振型 模态分析

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模态迭代技术的试验研究 被引量：1

11

作者 罗银淼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期88-89,110,共3页

矩阵迭代法是振动系统获得模态的经典的数值方法,通常应用于有限元软件或其他数值分析领域。把该方法推广到试验模态技术领域,提出试验模态迭代法,通过假设振型以确定激振力,再激发稳态响应,数次迭代可以获得结构的模态振型。与现行结... 矩阵迭代法是振动系统获得模态的经典的数值方法,通常应用于有限元软件或其他数值分析领域。把该方法推广到试验模态技术领域,提出试验模态迭代法,通过假设振型以确定激振力,再激发稳态响应,数次迭代可以获得结构的模态振型。与现行结构共振试验获得模态振型思想完全不同的是,该方法同时调节激振器的激振幅值与相位,经过极少的试验周期,获得振型;振型的纯度仅仅与共振频率的试验精度有关,并且试验实现的复杂性与激振器数量无关。根据本技术进行纯模态共振试验,能极大地降低激振力调整工作量。 展开更多

关键词 试验模态迭代 激振器 振型 纯模态 相位

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基于频响函数虚部的梁结构损伤检测 被引量：8

12

作者 张宇飞 王山山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期38-42,共5页

提出了基于频响函数虚部的梁结构损伤检测方法,依据模态曲率提出了判别损伤的指标CIFF。该指标仅需要利用结构损伤后的随机振动响应信息,避免了需要获得结构未损伤前的模态信息的弊端,并且该方法在一定程度上考虑了系统误差与噪声干扰... 提出了基于频响函数虚部的梁结构损伤检测方法,依据模态曲率提出了判别损伤的指标CIFF。该指标仅需要利用结构损伤后的随机振动响应信息,避免了需要获得结构未损伤前的模态信息的弊端,并且该方法在一定程度上考虑了系统误差与噪声干扰。通过一钢质悬臂梁的动力试验,验证了该方法对判别梁结构单裂缝损伤和多裂缝损伤的有效性。结果表明,该方法不仅能检测出损伤的位置,并且能表征损伤的程度。对于实际工程中的梁结构损伤检测研究具有一定的意义。 展开更多

关键词 频响函数 模态曲率 损伤检测 动力响应 动力试验

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高速列车U型橡胶外风挡结构模态有限元计算与试验分析 被引量：6

13

作者 蔡鉴明 张森 +2 位作者 汪海燕 熊小慧 唐明赞 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1620-1629,共10页

随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验... 随着旅客列车运行速度的提升,安装在车厢连接处的U型橡胶外风挡结构在列车空气动力作用下产生变形振动,当气动载荷的激励频率接近外风挡结构固有频率时易引起共振现象。为分析U型橡胶外风挡结构固有动态特性,利用模态有限元计算和试验相结合的方法,比较有限元模态计算中2种材料本构模型的区别,并研究模态试验激励点与响应点位置对U型橡胶外风挡结构模态参数的影响。研究结果表明:有限元模态分析时,网格单元层数过少导致计算结果刚度偏大;采用Mooney-Rivlin本构模型计算橡胶材料模态参数相对于线弹性更为合适;有限元模态分析所得结构振型可为模态试验响应点位置的选择提供指导。研究成果可为高速列车U型橡胶外风挡结构设计提供参考。 展开更多

关键词 高速列车 外风挡 U型橡胶结构 模态有限元分析 模态试验分析

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用模态实验法分析空心转子的动态特性 被引量：2

14

作者 陈瑞琪 姚洪兴 《中国纺织大学学报》 CSCD 1990年第6期17-25,共9页

本文采用模态实验方法,对KD9124和KD9326型空心锭子的第一阶、第二阶固有频率、阻尼与振型,和Allma-2型空心锭子的第一阶固有频率、阻尼与振型进行了测定,测定结果表明,KD9124和KD9326空心锭的第一阶固有频率位于工作区,会对空心绽的工... 本文采用模态实验方法,对KD9124和KD9326型空心锭子的第一阶、第二阶固有频率、阻尼与振型,和Allma-2型空心锭子的第一阶固有频率、阻尼与振型进行了测定,测定结果表明,KD9124和KD9326空心锭的第一阶固有频率位于工作区,会对空心绽的工作产生不利影响,而Allma-2型锭子的第一阶固有频率高于工作区,所以该种锭子结构设计较为合理. 展开更多

关键词 空心锭子 动态特性 模态实验法

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T型充电机箱体的设计及模拟与试验分析 被引量：2

15

作者 龚运息 《机械设计》 CSCD 北大核心 2016年第4期84-88,共5页

充电机是电动汽车充电系统的重要组成部分,一般的电动汽车充电机箱体结构为矩形。在分析研究矩形结构充电机箱体的基础上,指出矩形结构充电机存在的一些缺陷,设计一款T型结构的充电机箱体,并对T型充电机箱体的主要结构和优点展开论述。... 充电机是电动汽车充电系统的重要组成部分,一般的电动汽车充电机箱体结构为矩形。在分析研究矩形结构充电机箱体的基础上,指出矩形结构充电机存在的一些缺陷,设计一款T型结构的充电机箱体,并对T型充电机箱体的主要结构和优点展开论述。同时,为了验证在车载条件下箱体是否满足振动特性和强度要求,对T型充电机箱体进行有限元模态分析、刚度分析及振动试验,证明该充电机箱体的设计是可靠的。通过投放市场,验证了该充电机箱体可满足客户要求。 展开更多

关键词 电动汽车 充电机箱体 T型结构 模态分析 刚度分析 振动试验

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考虑空间三维模态及振型修正的高耸结构风振响应分析 被引量：3

16

作者 吴玖荣 钟文坤 徐安 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期966-973,共8页

采用某假想格构式高耸结构电视塔的高频天平测力风洞试验结果,在对其进行半刚性处理的基础上,用六种不同的方法分别考虑空间三维模态、非直线振型及各方向气动载荷耦合等因素,并考虑单方向一维直线振型的风致位移响应计算结果,在五个不... 采用某假想格构式高耸结构电视塔的高频天平测力风洞试验结果,在对其进行半刚性处理的基础上,用六种不同的方法分别考虑空间三维模态、非直线振型及各方向气动载荷耦合等因素,并考虑单方向一维直线振型的风致位移响应计算结果,在五个不同风向角下进行了电视塔顶部位移均方根响应的对比分析,对比结果表明五个风向角工况下得到的结论基本一致,对比本文算例考虑空间三维模态、非直线振型及各方向气动载荷耦合等因素,进行修正计算的结果在x和y方向减少近21%～37%。相比而言仅考虑振型修正的结果,比仅考虑三维空间振型耦合或基底气动载荷的相关性所产生的差异要大。 展开更多

关键词 高频测力天平 风洞试验 振型修正 空间耦合三维模态 风致响应分析 气动载荷相关性

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重复折叠后SMPC可展桁架阵面天线模态试验与分析 被引量：1

17

作者 王晓情 杨天洋 +6 位作者 张祎贝 高冀峰 陈务军 房光强 谢超 曹争利 马嘉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期306-311,共6页

形状记忆复合材料(shape memory polymer composite, SMPC)是一种在航天领域具有广阔应用前景的智能材料。以重复折叠展开形状记忆历程后的五节SMPC可展桁架阵面天线为对象,进行自由状态下模态试验,通过模态参数识别得到自振频率和振型... 形状记忆复合材料(shape memory polymer composite, SMPC)是一种在航天领域具有广阔应用前景的智能材料。以重复折叠展开形状记忆历程后的五节SMPC可展桁架阵面天线为对象,进行自由状态下模态试验,通过模态参数识别得到自振频率和振型,研究了预应力索和阵面板对桁架模态的影响。结果表明,预应力索可提高桁架的整体刚度,并且提高了沿纵向的抗剪能力,而阵面板可提高桁架的扭转刚度。建立了考虑空气对阵面影响的声固耦合(acoustic structure interaction, ASI)有限元模型,进行五节SMPC可展桁架阵面天线模态分析,其结果与模态试验吻合,表明仿真分析方法准确。 展开更多

关键词 模态试验 形状记忆效应 可展桁架天线 声固耦合(ASI)

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基于环境激励的连续梁桥挠度评定方法研究 被引量：13

18

作者 亓兴军 孙绪法 +2 位作者 赵越 李洪印 王珊珊 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2021年第4期73-79,共7页

为研究基于环境激励的在役连续梁桥承载能力评定方法的可行性,根据《公路桥梁荷载试验规程》设计桥梁静载试验方案,利用随机子空间法测量识别桥梁在环境激励下的模态参数,结合桥梁有限元模型提取集中质量矩阵,对桥梁实测模态振型进行质... 为研究基于环境激励的在役连续梁桥承载能力评定方法的可行性,根据《公路桥梁荷载试验规程》设计桥梁静载试验方案,利用随机子空间法测量识别桥梁在环境激励下的模态参数,结合桥梁有限元模型提取集中质量矩阵,对桥梁实测模态振型进行质量归一化,识别桥梁的实测位移柔度矩阵,预测桥梁在静力荷载作用下的实测模态挠度,最后结合规范对桥梁承载能力进行评定。以4跨连续梁桥为实例建立损伤桥梁有限元模型,基于有限元数值模拟环境激励,预测了该连续梁桥的柔度矩阵和试验荷载下的模态挠度,并与初始无损桥梁的理论设计挠度进行对比,计算了静载试验校验系数。结果表明:各测点挠度的最大相对误差不超过6%,基本满足工程精度要求,根据规范判断该损伤桥梁承载能力不满足设计要求;该方法能够准确评估既有桥梁的承载能力,基于环境激励的连续梁桥承载能力评定方法具有较强的有效性和可行性。 展开更多

关键词 静载试验 模态挠度 柔度矩阵 质量归一化振型 随机子空间法

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基于多目标形貌优化的电力电容器壳体降噪方法 被引量：1

19

作者 陈鑫淼 刘夫云 +2 位作者 李德玺 王娇娇 吴鹏兴 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第5期192-198,共7页

电容器壳体振动是滤波电容器向外界辐射噪声的主要来源。为了有效降低电容器壳体的辐射噪声,提出一种基于电容器频域特性的低噪声电容器壳体形貌优化方法。通过模态试验建立准确的初始电容器壳体辐射噪声预测数值模型,并根据噪声预测结... 电容器壳体振动是滤波电容器向外界辐射噪声的主要来源。为了有效降低电容器壳体的辐射噪声,提出一种基于电容器频域特性的低噪声电容器壳体形貌优化方法。通过模态试验建立准确的初始电容器壳体辐射噪声预测数值模型,并根据噪声预测结果识别出贡献度较大的峰值频率。结合电容器壳体自身固有频率,以降低电容器辐射噪声为优化目标,采用线性加权法和层次分析法确定形貌优化的目标函数,对电容器壳体结构形貌优化设计。再将优化重构的有限元模型导入LMS Virtual.Lab声学仿真平台中进行振动噪声分析。分析结果显示优化后的电容器壳体相对优化前整体降噪效果较为明显。 展开更多

关键词 声学 电力电容器 模态试验技术 固有频率 形貌优化 低噪声设计

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某飞机机翼颤振模型模态测试及分析

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作者 秦锦 赵冬强 +1 位作者 龚亮 王培勇 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1882-1886,I0003,共6页

以某飞机机翼颤振缩比模型为研究对象,通过纯模态测试得到试验件前九阶模态参数。建立机翼梁架有限元模型并进行计算,得到各阶模态振型及频率。将各阶模态的计算结果与试验结果进行对比,频率的计算结果与纯模态试验值的误差均在5%以内,... 以某飞机机翼颤振缩比模型为研究对象,通过纯模态测试得到试验件前九阶模态参数。建立机翼梁架有限元模型并进行计算,得到各阶模态振型及频率。将各阶模态的计算结果与试验结果进行对比,频率的计算结果与纯模态试验值的误差均在5%以内,主要模态的振型计算结果与试验结果也基本一致,验证了有限元计算模型的准确性。在此基础上可以进行下一步的颤振分析,且试验结果可以作为机翼颤振模型风洞试验的参考依据。 展开更多

关键词 纯模态测试 模态分析 频率 振型

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