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有限元軸承分析論文jzg
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  • 有限元軸承分析論文jzg目 錄
    摘 要 I
    第 1 章 緒 論 1
    1.1 課題簡介 1
    1.2 有限元簡介 1
    1.3 模態分析簡介 1
    第 2 章 基于ANSYS WORKBENCH軸承的模態分析 4
    2.1 引言 4
    2.2 有限元模型的建立 4
    2.2.1三維模型的建立 4
    2.2.2材料屬性 5
    2.2.3 網格劃分 5
    2.2.4 施加載荷與約束 6
    2.3 模態分析 7
    2.3.1 有限元計算結果與分析 7
    2.3.2 靜力學分析結果 8
    2.3.3 模態分析結果 9
    結論 13
    參考文獻 14
    致 謝 15

    第 1 章 緒 論
    1.1課題簡介
    本課題由崔老師命題,學生自由發揮用課上所學的知識,結合實際應用,我們組選擇的是用NSYS WORKBENCH進行軸承的模態分析。
    1.2有限元簡介
    技術領域,成為一種豐富多彩、應用廣泛并且實用高效的數值分析方法。有限元分析(FEA,Finite Element Analysis)利用數學近似的方法對真實物理系統(幾何和載荷工況)進行模擬。利用簡單而又相互作用的元素(即單元),就可以用有限數量的未知量去逼近無限未知量的真實系統。
    有限元分析是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成,對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解,然后推導求解這個域總的滿足條件(如結構的平衡條件),從而得到問題的解。因為實際問題被較簡單的問題所代替,所以這個解不是準確解,而是近似解。由于大多數實際問題難以得到準確解,而有限元不僅計算精度高,而且能適應各種復雜形狀,因而成為行之有效的工程分析手段。
    有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續域的離散單元。有限元的概念早在幾個世紀前就已產生并得到了應用,例如用多邊形(有限個直線單元)逼近圓來求得圓的周長,但作為一種方法而被提出,則是最近的事。有限元法最初被稱為矩陣近似方法,應用于航空器的結構強度計算,并由于其方便性、實用性和有效性而引起從事力學研究的科學家的濃厚興趣。經過短短數十年的努力,隨著計算機技術的快速發展和普及,有限元方法迅速從結構工程強度分析計算擴展到幾乎所有的科學
    1.3模態分析簡介
    模態分析可分為計算模態和試驗模態分析,其結構動態特性用模態參數來表征。在數學上,模態參數是力學系統運動微分方程的特征值和特征矢量,即要知道結構的幾何形狀、邊界條件和材料特性,把結構的質量分布、剛度分布和阻尼分布分別用質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣表示出來,這樣就有足夠多的信息來確定系統的模態參數(固有頻率、阻尼比和模態振型)。理論證明,這些模態參數可以完整地描述系統的動力學特性。實驗方面,它是從測量結構上某些點的動態輸入力和輸出響應開始,并且一般還要將測量得到的數據轉換成頻響函數。理論證明,這些頻響函數可以用模態參數表示,因此試驗模態分析的第二步就是從測得的頻響函數來估計這些模態參數。模態分析是若干工程學科的綜合,涉及到結構動力學理論、數字信號處理、系統辨識和測試技術等學科。隨著模態分析專題研究范圍的不斷擴展,從系統識別到結構靈敏度分析以及動力修改等,模態分析技術已被廣義地理
    解為包括力學系統動態特性的確定以及與其應用有關的大部分領域。本章將從模態的計算分析和試驗分析兩個角度來簡要介紹模態分析的基本理論。關于模態分析理論做以下三點基本假設:1.線性假設:結構的動態特性是線性的,就是說任何輸入組合引起的輸出等于各自輸出的組合。2.時不變性假設:結構的動態恃性不隨時間而變化,因而微分方程的系數是與時間無關的常數。由于不得不安裝在結構上的運動傳感器的附加質量,可能出現典型的時不變性問題。3.可觀測性假設:這意味著用以確定我們所關心的系統動態特性所需要的全部數據都是可以測量的。為了避免出現可觀測性問題,合理選擇響應自由度是非常重要的。
    試驗模態分析,又稱模態分析的實驗過程,是一種試驗建模過程,屬于結構動力學的逆問題。首先,試驗測得激勵和響應的時間歷程,運用數字信號處理技術求得頻響函數(傳遞函數)或脈沖響應函數,得到系統的非參數模型;其次,運用參數識別方法,求得系統模態參數;最后,如果有必要,進一步確定系統的物理參數。因此,試驗模態分析是采用實驗與理論分析相結合的方法來識別系統的模態參數(模態頻率、模態阻尼、振型)的過程[1,2]。模態參數識別是試驗模態分析的核心。
    試驗模態分析方法又稱模態分析的試驗過程。是一個綜合運用線性振動理論、動態測試技術、數字信號技術處理和參數識別等手段,進行系統識別的過程,是對結構或系
    統進行分析的一種試驗建模方法。試驗模態分析的目的是,通過試驗測得激勵和響應的時間歷程,運用數字信號處理技術求得頻響函數(傳遞函數)或脈沖響應函數,然后進行曲線擬合得到系統的非參數模型;最后,運用參數識別方法,計算出決定結構系統的模態參數,進而建立起結構動態模型。為下一步的動力響應分析,理論計算模型的驗證和結構的修改提供重要的技術數據。
    目前,頻響函數測試技術正沿著兩條道路發展。一條道路是單點激振多點測量(或一點測量,逐點激振)技術;另一條道路是多點激振多點測量技術。多點激振技術適用于大型復雜結構,如船體、機體或大型車輛結構等。它采用多個激振器,以相同的頻率和不同的力幅和相位差,在結構的多個選定點上,實施激勵,使結構發生接近于實際振動烈度的振動。它能夠激勵出系統的各階純模態來,從而提高了模態參數曲識別精度。但是這種技術要求配備復雜昂貴的儀器設備,測試周期也比較長。相比較而言,由于多通道數據采集系統的飛速發展,使得單點激勵多點響應這一頻率響應函數測量技術有了堅實的物質基礎,并推動了這種快速、簡單的測量方法在眾多工程實際中的廣泛應用。在頻響測量分析中,一般情況下,固有頻率被認為是最能準確得到的,因而頻響分析工作往往首先從尋求固有頻率開始,然后求得結構阻尼。阻尼確定之后,接下去的工作便是求取剛度和質量。對于多自由度系統來說,還要確定振型,并對振型進行適當的歸一化后,剛度和質量參數才能確定。因此多自由度系統的模態參數,除阻尼、剛度、質量和模態頻率外,還有一個重要的參數,就是模態振型。...
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