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摘要：通常我們對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，首先需要掌握模態(tài)分析。它是一種得到研究對(duì)象振動(dòng)特性和激勵(lì)響應(yīng)的技術(shù)，其固有頻率和固有振型對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的分析是重要的參考指標(biāo)。 以鋼結(jié)構(gòu)部件作為研究對(duì)象，對(duì)其構(gòu)建有限元模型，利用數(shù)值仿真系統(tǒng)計(jì)算得到模型的各階模態(tài)頻率和模態(tài)振型等解析模態(tài)參數(shù)。然后給予目標(biāo)結(jié)構(gòu)一種自由狀態(tài)，通過模態(tài)實(shí)驗(yàn)獲得實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)。將有限元法和試驗(yàn)法得到的兩組參數(shù)進(jìn)行對(duì)照，前6階模態(tài)頻率的誤差不超過4.1%，則表明該有限元模型與實(shí)際相符，可以進(jìn)行下一步的分析計(jì)算。 準(zhǔn)備振動(dòng)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。首先用螺栓連接固定塊把目標(biāo)結(jié)構(gòu)固定在小型振動(dòng)臺(tái)的水平滑臺(tái)上，利用振動(dòng)臺(tái)施加隨機(jī)和掃頻激勵(lì)，得到臺(tái)面周圍的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，通過所得信號(hào)合成自功率譜圖。圖上出現(xiàn)多處功率峰值，表示鋼架在峰值處產(chǎn)生共振。用HyperMesh模擬實(shí)際連接，對(duì)先前的自由狀態(tài)有限元模型施加全約束，并計(jì)算其在該狀態(tài)下的前6階模態(tài)頻率和振型。將所得結(jié)果和有限元法獲得的模態(tài)頻率進(jìn)行比較，修正約束狀態(tài)下的鋼架模型（著重于腳部支撐處的約束及連接）。多次修正后，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)獲得的峰值對(duì)應(yīng)頻率都能與解析模態(tài)得到的前6階模態(tài)頻率得到對(duì)應(yīng)。由此可以說明，約束條件下的有限元模型和實(shí)際模型基本吻合，以此為基礎(chǔ)方便之后其他動(dòng)力學(xué)的分析。 構(gòu)建出合理的模型后，利用HyperMesh對(duì)鋼架的整體進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析。在支撐臺(tái)面中心施加激勵(lì)，得到鋼架支撐腿處的響應(yīng)信號(hào)，并對(duì)其振動(dòng)能量分布加以描述。
關(guān)鍵詞：模態(tài)；有限元；振動(dòng)響應(yīng)；振動(dòng)實(shí)驗(yàn)
目錄 摘要 ABSTRACT 第一章緒 論-1 1.1 引言-1 1.2 研究目的和意義-1 1.3 課題重點(diǎn)研究內(nèi)容-1 第二章分析方法介紹-3 2.1模態(tài)分析-3 2.2有限元分析法-3 2.3應(yīng)用軟件-3 第三章通過有限元法獲取鋼結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)-4 3.1建立有限元模型-4 3.1.1三維幾何建模-4 3.1.2構(gòu)建有限元模型-4 3.2求解解析模態(tài)參數(shù)-5 3.3模態(tài)的計(jì)算-6 3.3.1模型在自由狀態(tài)下的分析結(jié)果-6 3.3.2模型在約束狀態(tài)下的分析結(jié)果-8 3.4小結(jié)-11 第四章運(yùn)用試驗(yàn)法獲取鋼架的自由模態(tài)參數(shù)-12 4.1試驗(yàn)?zāi)B(tài)測試步驟及減小誤差的方法-12 4.2實(shí)驗(yàn)器材和步驟-12 4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析-14 4.4解析模態(tài)和試驗(yàn)?zāi)B(tài)結(jié)果的對(duì)比及分析-18 4.5小結(jié)-19 第五章利用振動(dòng)臺(tái)的鋼架動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)-20 5.1實(shí)驗(yàn)器材-20 5.2動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程-21 5.3動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果-22 5.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析-22 5.5完善有限元模型-23 5.6小結(jié)-24 第六章基于有限元的鋼架瞬態(tài)響應(yīng)分析-25 6.1瞬態(tài)響應(yīng)動(dòng)態(tài)分析的基礎(chǔ)理論-25 6.2瞬態(tài)響應(yīng)的計(jì)算方法-25 6.3鋼架瞬態(tài)響應(yīng)分析的過程-25 6.4鋼架的瞬態(tài)響應(yīng)分析-25 6.5小結(jié)-29 結(jié)束語-30 致謝-31 參考文獻(xiàn)-32 |
