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电动振动台有限元建模及其附加台面设计

作　者: 夏天凉
导　师: 王金娥
学　校: 苏州大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 电动振动台有限元建模模态分析模型修正附加台面仿真
分类号: TB534.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 78次
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内容摘要

本文针对某公司设计的40T电动振动台附加台面共振频率过低,不能满足某些大型设备的振动试验要求这一现状,建立附加台面的仿真模型,利用特征值灵敏度分析理论对附加台面的结构进行了优化设计。在此基础上,以某型号电动振动台台体为研究对象,采用理论模态与试验模态相结合的模态分析理论,利用Pro/E软件及ANSYS软件对3T振动台动圈及振动台整体进行了有限元建模与分析。论文主要工作如下:回顾了振动试验的发展情况及国内外振动台仿真技术的研究进展,指出动力学建模的常用方法及模型修正问题。对电动振动台系统各部分组成及其结构原理作了简单阐述,从振动台的模态参数及工作特性出发,阐述电动振动台的动力学模型及相关分析理论,重点叙述了模态分析中的理论模态分析、试验模态分析、模态坐标及参数识别。针对原电动台附加台面,从几何建模到边界条件模拟,逐步建立了附加台面的有限元模型,并进行结构优化设计。根据附加台面的计算模态结果及谐响应分析,确定了附加台面的各阶主模态,一阶轴向固有频率从380Hz提高到530Hz。为了验证理论模态的可靠性,对附加台面进行了试验模态分析,并就台面控制点及阻尼对振动特性的影响作了相关的阐述。结果表明,上述建立的台面有限元分析模型是准确的。将动圈处理为线性弹性体,线圈假设为各向同性材料,并对其实际边界条件进行合理模拟。采用计算建模和试验建模相结合的方式,反复修正动圈的有限元模型,使修正模型质量及材料属性基本一致。然后采用子结构试验建模技术,将方形台面子结构、螺钉子结构以及动圈子结构相结合,在研究了螺钉在有限元环境中的等效处理方式后,建立振动台的动力学模型,分析其整体振动特性,并与试验模态结果进行对比,结果表明,整体结构的低阶模态主要以附加台面低阶模态为主,且共振频率有一定程度的下降。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 论文研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外振动台的发展及研究现状  10-12
    1.2.1 国内外振动台的发展  10-11
    1.2.2 振动台仿真建模研究现状  11-12
  1.3 论文的研究方法和主要内容  12-15
    1.3.1 研究方法  12-13
    1.3.2 主要研究内容  13-15
第二章电动振动台简介  15-26
  2.1 振动试验台类型  15-17
    2.1.1 机械振动台  15-16
    2.1.2 液压振动台  16
    2.1.3 电动振动台  16-17
    2.1.4 其它振动台  17
  2.2 电动振动系统  17-25
    2.2.1 电动振动台体  18-22
      2.2.1.1 磁路系统  18-20
      2.2.1.2 活动系统  20-21
      2.2.1.3 弹性支承及刚性导向系统  21
      2.2.1.4 隔振装置  21-22
    2.2.2 冷却系统  22-23
    2.2.3 功率放大器  23-24
    2.2.4 振动控制仪  24-25
  2.3 电动振动台工作原理  25
  2.4 本章小结  25-26
第三章电动振动台模型及理论基础  26-41
  3.1 电动振动台的动力学模型  26-32
    3.1.1 单自由度系统的振动简介  26-29
    3.1.2 电动振动台力学模型  29-32
  3.2 模态分析的理论基础  32-37
    3.2.1 模态坐标与模态参数  32-33
    3.2.2 试验模态分析及模态参数识别  33-37
  3.3 电动振动台的主要工作特性及其特征参数  37-40
    3.3.1 电动振动台的幅频特性  37-38
    3.3.2 电动振动台的特征参数  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章附加台面设计  41-63
  4.1 振动夹具简介  41-44
    4.1.1 振动夹具形式  41-43
    4.1.2 振动夹具要求  43-44
  4.2 附加台面模型及模态分析  44-51
    4.2.1 附加台面几何模型  44-45
    4.2.2 附加台面有限元模型  45-48
    4.2.3 附加台面有限元分析  48-51
  4.3 附加台面优化设计  51-62
    4.3.1 结构参数对FRF 的影响  52-53
    4.3.2 灵敏度分析  53-54
    4.3.3 结构设计  54-56
    4.3.4 振动特性分析  56-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章电动振动台动力学建模及分析  63-79
  5.1 动圈模型的建立  63-66
    5.1.1 几何模型  63-64
    5.1.2 有限元模型  64-65
    5.1.3 动圈的边界条件模型  65-66
  5.2 动圈的模型修正  66-68
  5.3 动圈振动特性分析  68-71
  5.4 振动台动力学建模及分析  71-77
    5.4.1 夹具子结构模型及其模态  71-73
    5.4.2 螺栓连接等效处理  73-74
    5.4.3 振动台动圈与夹具整体结构建模与模态分析  74-77
  5.5 本章小结  77-79
第六章总结与展望  79-81
  6.1 总结  79
  6.2 展望  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的学术论文  84-85
致谢  85-86

电动振动台有限元建模及其附加台面设计

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