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在試驗(yàn)的某型柴油機(jī)機(jī)體上布置179個(gè)測(cè)點(diǎn)，并用橡皮繩懸掛，使柴油機(jī)處于自由狀態(tài)，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)框圖如圖所示。試驗(yàn)采用錘擊法激振，分析頻率為2000Hz，數(shù)據(jù)處理時(shí)加設(shè)瞬態(tài)窗函數(shù)，模態(tài)參數(shù)識(shí)別是在SMS公司的MODAL3.0軟件包上完成的。
由這些關(guān)系，根據(jù)試驗(yàn)中獲得的頻響函數(shù)，可以確定各階固有頻率和模態(tài)阻尼，試驗(yàn)獲得2000Hz內(nèi)機(jī)體固有頻率6階，表列出分析獲得的模態(tài)參數(shù)，圖是機(jī)體模態(tài)試驗(yàn)的第1階振型。
動(dòng)態(tài)有限元分析是在SMS公司的FEDESK軟件包上完成的，其基本原理是采用基于位移的有限元方法，將連續(xù)體經(jīng)合理的離散化成為S個(gè)單元，n個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獲得結(jié)構(gòu)無(wú)阻尼自由振動(dòng)的固有頻率和振型，其特征值和特征向量為實(shí)數(shù)，然后用迭代法求解有阻尼時(shí)的數(shù)值。
計(jì)算時(shí)輸入動(dòng)態(tài)有限元分析軟件的機(jī)體結(jié)構(gòu)原始數(shù)據(jù)有：結(jié)構(gòu)類(lèi)型為三維，分析類(lèi)型為線性動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，最大結(jié)點(diǎn)數(shù)為245個(gè)，自由度數(shù)目7458個(gè)，總共270個(gè)單元，分為三種類(lèi)型，要求的模態(tài)為20階，擴(kuò)展模態(tài)8階。
雖然在試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析中，2000Hz分析頻率范圍內(nèi)獲得6階模態(tài)，為了能夠得到精確的結(jié)果，選擇合適的所求模態(tài)數(shù)目是必要的。動(dòng)態(tài)有限元分析獲得的28階固有頻率如表所示，由于機(jī)體的動(dòng)態(tài)特性分析是在自由狀態(tài)下進(jìn)行的，前6階模態(tài)反映為剛體模態(tài)。圖是由有限元分析獲得的第9階模態(tài)振型，表是有限元分析和模態(tài)分析得到的有限元分析和模態(tài)分析頻率數(shù)據(jù)。
用兩種方法研究同一機(jī)體的動(dòng)態(tài)特性，其結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同。為了檢驗(yàn)有限元計(jì)算結(jié)果與模態(tài)分析試驗(yàn)結(jié)果的一致性，對(duì)比由結(jié)構(gòu)參數(shù)綜合反映的模態(tài)頻率和模態(tài)振型是較方便的方法。
從表所列的數(shù)據(jù)可以看出有限元分析和試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析獲得的固有頻率之間存在某些差異，在2000Hz分析頻率內(nèi)，有限元分析比試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的模態(tài)數(shù)多，有的相鄰頻率比較接近。可以理解在試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的參數(shù)識(shí)別和擬合過(guò)程中，由于峰值并不明顯或由于儀器分辨率的原因，相鄰較近的固有頻率難以覺(jué)察，而沒(méi)有選擇擬合。
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