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佛山路灯车, 路灯车多少钱, 佛山路灯车多少钱 路灯车梯架结构动态分析及试验研究, 动态的设计与分析方法是现代的设计方法之一,它克服了静态分析方法的局限性,强调从结构的整体考虑问题,在性能校核中考虑了振动的因素。路灯车在工作时,臂架钢结构将受到比静载荷大得多的动载荷影响,由于振动引起较大的动态应力可能造成钢结构的共振或疲劳,从而破坏结构,了解结构本身具有的刚度特性即结构的固有频率和振型,就可避免在使用中因共振因素造成的破坏。模态分析作为动态分析的基础,是动态分析的重要内容,用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)。对路灯车臂架进行模态分析以掌握臂架对激振的响应,从而使臂架的固有频率错开载荷激振频率。根据模态分析理论,一般大型工程结构,只需计算前几阶较低的固有频率和振型,因为低阶振动对结构的动力贡献最大,本章将计算分析臂架结构前六阶模态,为后续试验研究提供参考。
模态分析的基本理论模态分析计算结构的固有频率和振型,对于n自由度的线形振动系统一般可用n维的二阶运动微分方程组来描述,其中:[M]—质量矩阵,[C]—阻尼矩阵,[K]—刚度矩阵,}{x、}{x′、}{x′分别为位移向量、速度向量、加速度向量,}{f(t)—为n维力向量。如果阻尼矩阵满足Fawzy(粘性比例)条件:1,则称振动系统为粘性比例阻尼系统,简称比例阻尼系统。根据系统分为比例阻尼和非比例阻尼系统,模态分析理论可分为实模态和复模态理论。本节只介绍比例阻尼系统的实模态理论。n自由度比例阻尼系统的振动方程同式(6-1),只是此时为(n×n)阶对称阵。是系统的物理坐标描述的耦合方程组,当自由度n很大时,求解十分困难。模态分析方法就是以无阻尼系统的各阶主振型所对应的模态坐标来代替物理坐标,使微分方程解耦,变成各个独立的微分方程,从而求出各阶模态参数,进而求出物理参数。进行傅立叶变换可得:2([K]−ω[M])+jω[C]{X(ω)}={F(ω)}(6-2)对线性时不变系统,系统任一点的响应可表示为各阶模态响应的线性组合。ijρ为第i个测点第j阶模态振型系数,jqw为第j阶模态坐标。由n个测点的振型系数组成的列向量'12{}rrrnrφ=ρρ⋅⋅⋅ρ称为第r阶模态向量。由各阶模态向量组成的矩阵称为模态矩阵,记为nφ=φφ⋅⋅⋅φ 由此可得系统的响应列向量为{X(ω)}=[φ]{Q}(6-5)式中,12nQ=qωqω⋅⋅⋅qω 代入(6-2)式可得:2([K]−ω[M]+jω[C])[φ]{Q}={F(ω)}(6-6)在无阻尼自由振动的情况下,式(6成为:2([K]−ω[M])[φ]{Q}=0(6-7)其有解的条件为:2[K]−ω[M]=0(6-8)由上式可求出系统固有频率,再代入(6-6)式,即可求出其固有振型。为了使用方便,将固有振型正则化,通常按质量规一化,得到正则坐标下的主振型。通常用子空间迭代法求解(6-8)式中的特征值问题。
求解方法固有频率和振型向量是表示振动系统特征的重要物理量系统,较低的若干阶固有频率及其相应的振型向量对其动态响应的贡献最大,故在研究系统的响应时只需要了解少数的固有频率和振型向量。在有限元分析中发展了一些高效适用的求解算法,例如直接叠加法、子空间迭代法等。子空间迭代法在包括ANSYS在内的许多有限元软件中得到广泛应用。子空间迭代法的目的是求解满足广义特征值问题的前n阶特征值,利用逆迭代法使所选择的基底不断改善,即使近似子空间不断趋向于由系统最低n阶振型向量所张成的子空间。因此子空间迭代是里兹迭代和逆迭代的组合。
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臂架结构模态分析是以静态有限元分析为基础的。根据模态分析理论,臂架结构低阶模态分析中多采用自由边界条件,为此解除工作载荷,即可得到模态分析模型。由于混合模型建模时利用其对称性,构建的是对称模型,不适合做动态分析,因此本章选择梁壳模型和实体模型进行模型分析。使用子空间迭代方法,由ANSYS计算得出臂架的前六阶振动模态。臂架的振型基本可以分为臂架弯曲、扭曲等类型。梁壳模型、实体模型的频率值。 实体模型六阶振型从上述计算结果可见,梁壳模型和混合模型计算得到的前六阶固有频率都在10Hz之间,两种模型前六阶的振型相同。但每一阶对应的固有频率又略有不同,这主要与模型建模方式、网格划分不同有关。分析固有频率的计算结果,由于路灯车结构基本对称,所以有些自振频率数值非常相近。从前六阶振型图可以52看出,振动的节点在第一节梯架支撑架前部上弦管处以及三、四臂架之间的联接部分,所以第一节梯架支撑架前部上弦管处以及三、四节梯架之间的联接的前后部分受交变应力的影响,这些位置零部件焊接处容易诱发产生疲劳现象。
路灯车臂架模态试验试验模态分析是一种参数识别的方法,因为试验模态分析法是在承认实际结构可运用所谓模态模型来描述其动态响应的条件下,通过试验数据的处理和分析,寻求其模态参数。本节的主要目的是辨识出臂架结构动力学特性,通过试验模态分析的方法,确定云梯的模态参数,如固有频率、振型、阻尼比等。从而检验与完善计算力学模型,并对云梯的整体刚度、抗震性能做出准确而科学的评价。
试验模态分析理论模态分析的实质是一种坐标变换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓“模态坐标系统”中来描述,这一坐标系统的每一个基向量恰好是振动系统的一个特征向量。运用这一系统的好处是:利用各特征向量之间的正交特性,可使描述响应向量的各个坐标互相独立而无耦合。对于N个自由度的比例阻尼系统,其强迫振动的微分方程为:[M]——质量矩阵,[C]——阻尼矩阵,[K]——刚度矩阵。}{x、}{x′、}{x′分别为位移向量、速度向量、加速度向量,f(t)为激振力向量。对多自由度系统,可以在系统的一个坐标处施加已知激励力,而在其它坐标处不施加激励力,在各个响应点安装传感器测得响应,从而导纳元素可以通过测试获得。在作结构动态分析时,人们可以在结构的某一点上单点激励,在该点及其它各点处测量响应便可得到导纳矩阵中的某一列元素值。换一个激励点,又得到另一列导纳元素,如此重复下去,便可将导纳矩阵中的每个元素都确定下来,也即完全确定了导纳矩阵。这样便完全了解了系统的动力特性。由导纳矩阵的对称性可知:ωωlpplHH=(6-16)即p点激励l点响应的导纳和l点激励p点响应是相等的,这就是跨点互易原理。这样,测量数可以减半。但是,如果应用模态分析理论于振动测试,若系统为l阶自由系统,则在n个激励信号和n个响应信号之间的传递函数组成传递函数矩阵:其中Φ为振型向量,ω为激励圆频率,rω为激励圆频率与第r阶固有频率比rωωω=r,rk、rω、rξ为系统第n阶模态刚度、模态频率和模态阻尼。由(6-17)式可知,只需要知道导纳矩阵中的一行或一列均包含了被测试件的全部模态信息。只要求出传递函数矩阵,再进行曲线拟合就能求出模态参数,即确定系统的振型、频率和阻尼比等参数。设被测试件在p点测试,在l点激励,其激励、响应分别为ωpF、ωlX,则传递函数为:ωωωpllpFXH=(6-18)如果固定p点,移动l点使=,3,2,1Nl,测得N个传递函数,这样我们就可以得到传递函数矩阵中的一行,这就是多点激励单点测响应。同理,如果固定l点,移动p点,也将测得N个传递函数,这就是单点激励多点测响应。固定了p点,得到N个传递函数,再变换p使=pp,3,2,1,那么我们就能得到p组N个传递函数,这就是多点激励多点测响应方法。
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