模态实验

摘要： 考虑到目前煤矿井下重采轻掘,综掘设备自身结构设计的局限性,掘进技术落后等问题导致巷道掘进效率低下,采掘比失调,同时煤矿井下巷道综掘设备体积庞大,井下环境复杂,设备拆解组装困难,难以在实验室条件下对其进行关键零部件力学特性分析及其截割效率提升实验,对一种主动激振辅助截割的方法进行研究,该方法基于相似理论,建立比例为1∶3的相似模型实验台,首先对其进行模态实验,得到前6阶的固有频率以及各阶的模态振型,验证主动激振辅助截割实验台的可行性;对实验台分别进行有、无主动激振截割实验,测量在有、无主动激振的情况下截齿截割接触力及截割电流变化,实验结果表明,在相同时间阶段内,当存在主动激振时,接触力的增大初值时间相比无激振时早0.07 s,作用时间更长,接触力相比无激励时减小0.12 kN,有激励后截割电流平均值减小1.12 A。通过基于相似理论构建的实验台能够在有限的实验室条件下对掘进机截割臂进行主动激振力学实验,从而为选取最佳的激振辅助截割参数提供理论参考,同时也从引入激振的角度为掘进机截割机构节能高效的工作开拓了新思路和新方法。

摘要： 为研究六缸柴油机用消声器振动特性,通过模态分析、模态测试与振动测试相结合的研究方法来分析消声器总成的振动特性及其在发动机不同转速点火激励下的振动响应,以提高其1阶约束模态同时对消声器总成开展结构优化。研究结果发现,原消声器总成故障主要原因是前2阶约束模态在发动机点火激励频率范围内,在1000rpm、1360rpm附近与发动机点火激励频率耦合,形成共振,振动烈度由尾管自上而下逐渐降低,最终导致疲劳断裂。优化后,消声器总成1阶约束模态由50Hz提升至80Hz,在1000rpm处尾管末端振动烈度由433mm/s降低至44mm/s,提升效果显著。后期小批量市场验证表明改进效果可行、可信。该研究可为农业机械和工程机械用立式消声器结构的结构优化及故障诊断提供参考。

摘要： 以RV-40E减速器为对象,通过模态仿真与模态实验相结合的方法,对RV减速器进行了自由模态下的动态特性研究。首先,基于Ansys进行RV-40E减速器整机建模与仿真,得到固有频率与振型的仿真结果;然后,对国内和纳博特斯克(Nabtesco)RV-40E减速器的整机实验模态进行对比测试,结果表明,国内RV-40E减速器的1阶模态普遍低于纳博特斯克产品,最大差异为11.1%。同时,将仿真与实验结果进行对比,1阶模态的国内最大差异为-5.8%,纳博特斯克为+5.9%。研究为RV减速器结构优化设计以及模态性能分析提供了有效数据和方法。

摘要： 为实现机械臂的重载化和远距离运输,设计一种能够输送2~12 t棒料的送料机械臂,通过联合机构能够达到2700 mm长行程输送目的。为了验证机械臂结构合理性以及在运输过程中的稳定安全性,基于机械臂模型分别进行了静力学分析、模态分析和谐响应分析。分析结果表明:机械臂横梁的设计达到强度要求,前六阶模态振形最大位移偏大,需要在机械臂中设计加强筋,以提升横梁载荷能力。上部机械臂的谐响应分析表明,当上部机械臂频率在100 Hz处时,最大变形为0.11943 mm。为了验证有限元分析的可靠性,对机械横梁进行锤击法单点激励,拾取多点响应频谱。理论分析与试验测试结果的最大误差值为4.0%,发生在第二阶处,两者吻合度较为合理,表明这种机械臂满足重载和长行程的设计需求。

摘要： 通过模态实验和有限元模拟研究了自由边界条件下T700-100/7202K-38碳纤维/环氧树脂复合材料层合板在湿热环境下的振动特性。对不含分层、不同分层位置和不同分层角度损伤的层合板进行了湿热振动实验。基于湿热等效原理,通过ABAQUS软件建立了层合板有限元模型,将仿真结果与实验值对比,验证了模型的正确性。实验和仿真结果表明:湿热效应对层合板固有振型影响不大,但会使复合材料层合板各阶固有频率值下降,湿热效应对层合板一阶固有频率影响最大;层合板分层损伤也会改变其振动特性,当分层从层合板表面向层合板中面层移动时,层合板固有频率受湿热效应影响越来越大;分层角度为90°时,层合板固有频率值下降最多。

摘要： 该文按照广州虎门大桥桥梁尺寸,根据相似定理设计、制作了悬索桥缩尺模型,对其进行了模态实验,并采用模态置信准则(MAC)进行了模态检验。通过模态实验得到不同厚度加劲梁悬索桥模型前四阶振动模态,并得出悬索桥加劲梁刚度越大桥梁竖向振动固有频率越大的结论。该模型能够反映悬索桥的一般动力学规律,可为相关专业高年级本科生或研究生开展悬索桥动力学特性分析提供实验手段和方法。

摘要： 为了研究共固化双层阻尼薄膜夹嵌复合材料梁在固支边界条件下的动力学性能,本文依据一阶剪切变形理论(FSDT)、变分原理和Hamilton原理,建立了共固化双层阻尼膜夹嵌复合材料梁的自由振动理论模型,使用伽辽金加权余值法求解了固支边界条件下的自由振动理论解。搭建实验平台,得到实验数据和模态振型。通过将理论计算结果与模态实验和ANSYS有限元分析结果进行对比验证,验证了理论模型的有效性。进一步探究了复合材料层和阻尼层的分布及结构几何参数对共固化双层阻尼薄膜夹嵌复合材料梁动力学性能影响的规律,为双层阻尼薄膜复合材料梁结构的优化设计提供理论依据。

摘要： 针对多旋翼无人机机身系统振动过大导致飞行状态不稳的问题,基于有限元仿真技术与实验方法,进行了减振分析。通过频率分析,确定系统振动过大的原因为固有频率与激励频率耦合导致的共振现象,且共振频点的模态振型包含一阶挥舞、一阶摆振和二阶摆振振型。提出了优化机身壳体截面形状的设计方案,在不增加额外质量的情况下,将一阶挥舞、一阶摆振和二阶摆振振型对应的频点分别提高37.23%、22.47%和18.43%,有效规避了机身共振现象。仿真实验证明,提出的有限元仿真与实验结合的减振分析思路及优化设计方法,可为旋翼无人机减振设计提供参考依据。

摘要： 提出杆系结构的内力脉冲激振法，克服了宽带随机激振法能量分散不易激起各阶模态以及正弦激励慢的缺点，并用半正弦冲击波形完成了大型空间柔性桁架结构的模态实验，得到了系统的固有频率和模态振型。实验结果与理论计算结果非常吻合，验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力脉冲激振的方法能够有效地激起结构的固有频率。实验所得振动参数可为下一步空间柔性桁架结构振动主动控制提供直接依据。

摘要： 提出杆系结构的内力脉冲激振法,克服了宽带随机激振法能量分散不易激起各阶模态以及正弦激励慢的缺点,并用半正弦冲击波形完成了大型空间柔性桁架结构的模态实验,得到了系统的固有频率和模态振型。实验结果与理论计算结果非常吻合,验证了理论计算方法的正确性。实验结果表明采用内力脉冲激振的方法能够有效地激起结构的固有频率。实验所得振动参数可为下一步空间柔性桁架结构振动主动控制提供直接依据。

摘要： 高压瓷套是输变电设备的重要组成部分，它刚性地固定在构架上，起着支撑和绝缘的作用。通过对完好和损坏高压瓷套进行模态实验,分析各阶模态的固有频率和振型,对高压瓷套的裂纹缺陷进行诊断,验证振动法检测高压瓷套开裂损伤的可行性,为高压瓷套的振动法检测技术的后续研究和应用推广提供了重要依据.

摘要： 利用LMS试验模态设备对大型客车车架进行自由模态测试，并使用PolyMAX方法进行模态参数辨识，得到关心频段内的固有频率、阻尼比和主振型，为车架结构的动力学设计和NVH性能评估提供了依据。后期经过对比实验与有限元的分析结果，来检验仿真模型的正确性，并在此基础上进行了不同工况下的车架动强度安全校核。

摘要： 本文首先分析了工作模态法的优点，及其所用的随机子空间法理论；然后应用工作模态法对某型变速箱复杂箱体的模态进行试验辨识，得到了箱体各阶的模态频率和振型。通过实验模态和理论计算模态的对比，发现在低频段实验结果与理论计算结果较吻合。说明采用工作模态法能较精确的识别出箱体的低阶模态。

摘要： 利用LMS 试验模态设备对大型客车车架进行自由模态测试，并使用PolyMAX 方法进行模态参数辨识，得到关心频段内的固有频率、阻尼比和主振型，为车架结构的动力学设计和NVH 性能评估提供了依据。后期经过对比实验与有限元的分析结果，来检验仿真模型的正确性，并在此基础上进行了不同工况下的车架动强度安全校核。

摘要： 非接触式超声波电机是20世纪90年代由日本学者首先开始研究的一种新型超声波电机,由于驱动机理的不同,与传统的超声波电机相比,非接触式超声波电机的定动子不直接接触,避免了摩擦损耗,寿命长,理论上可以实现更大的速度。近声场作用方式,通常被称作NFAL(Near-Field Acoustic Levitation),被悬浮物体的高度在几十到几百微米间,它与通常利用驻波远声场的悬浮现象有根本的区别。对非接触式直线型超声波电机的定子——压电换能器进行了分析和结构设计,并对压电换能器样机进行了模态实验,获得相关的动态特性参数；成功制造出了基于NFAL的非接触式直线型超声波电机,实验结果表明,该样机动子重量为5g时,在峰峰值300V的激励电压下,速度可达到84mm/s。

摘要： 螺栓连接是机床结构中应用最多的一种连接方式。在结合部参数识别理论基础上，利用LMS公司的SCADAS Ⅲ模态测试装置和后处理软件LMS test.lab进行了螺栓连接件的模态测试，并基于有限元方法进行了结合部参数优化识别。优化结果表明该方法能较好地解决虚拟样机建模时结合部参数的获取问题，为CAE 分析在机床中的应用奠定了基础。

摘要： 螺栓连接是机床结构中应用最多的一种连接方式。在结合部参数识别理论基础上，利用LMS公司的SCADAS Ⅲ模态测试装置和后处理软件LMS test.lab进行了螺栓连接件的模态测试，并基于有限元方法进行了结合部参数优化识别。优化结果表明该方法能较好地解决虚拟样机建模时结合部参数的获取问题，为CAE 分析在机床中的应用奠定了基础。

摘要： 螺栓连接是机床结构中应用最多的一种连接方式。在结合部参数识别理论基础上，利用LMS公司的SCADAS Ⅲ模态测试装置和后处理软件LMS test.lab进行了螺栓连接件的模态测试，并基于有限元方法进行了结合部参数优化识别。优化结果表明该方法能较好地解决虚拟样机建模时结合部参数的获取问题，为CAE 分析在机床中的应用奠定了基础。

摘要： 本发明公开了一种RBCC引射模态内推力实验测量评估方法，将发动机的进口管道与推力方向垂直设置，并将出口截面插入背压引射器中，包括：获取发动机上的推拉力、环境压力与出口截面的压力；基于发动机所处的环境压力与出口截面的压力得到背压引射器对发动机的吸力；基于发动机上的推拉力与背压引射器对发动机的吸力得到发动机的出口冲量；基于发动机内的空气流量得到发动机的进口冲量；基于出口冲量与进口冲量得到发动机的内推力。该方法规避了发动机几何进口对空气流量的限制，可以通过气动雍塞，获得发动机的最大引射流量，估算此时发动机内流道对应的最大空气流量，对进气道进行反设计，优化发动机流量设置，使发动机性能最优。

摘要： 本发明提出了一种具有认知能力的多模态仿真实验容器，包括：仿真实验容器本体、触摸显示器、光敏传感器、单片机、声音传感器、智能终端，还提出了一种具有认知能力的多模态仿真实验容器方法，通过传感器感知用户行为，得到第一意图集，并通过对语音进行关键字提取处理，得到第二意图集，将第一意图集与第二意图集进行取交集运算，从而得到第三意图集，给用户一种真实的反馈感，用户在使用时不需要去刻意的记忆步骤，改为运用实验操作去理解知识，增加了学生学习兴趣和对知识的运用能力，极大的减少了实验材料的消耗，也不用处理试验后留下的实验废品，方便用户操作。

摘要： 本发明公开了一种多模态融合实验系统，包括实验仪器、输入模块、多模态意图融合模块、输出模块和报警模块；所述输入模块包括设置在实验仪器上的触觉感知模块、听觉感知模块和视觉感知模块，用于获取用户的触觉、语音、视觉信息；所述多模态意图融合模块用于融合用户的触觉、语音、视觉信息，通过查询数据库和知识库分析用户意图，建立行为节点，判断用户行为是否正确规范；所述报警模块用于提示用户操作错误；所述输出模块用于输出显示用户行为对应的实验操作效果。还公开了上述系统的使用方法，通过多模态信息的融合进行用户意图的分析和感知，解决了单一模态无法完整理解用户意图的问题，达到与用户进行互动的效果。

摘要： 本发明提出了一种具有多模态信息处理功能的虚拟实验平台，包括信息输入与交互识别模块、意图融合模块和交互应用模块；其中信息输入与交互识别模块完成胶头滴管传感器信息、语音信息和手势的输入及交互识别。意图融合模块将语音信息、胶头滴管传感器和手势得到三个意图集合进行组合，得到意图组合，不同的意图产生不同的行为定义行为的集合，得到行为集合，并且将意图组合和行为集合建立映射关系；交互应用模块用于通过视觉呈现和语音指引完成虚拟融合的实验。本发明平台采用三维场景和手势直接操作实验器材的方式，提供更加具有真实感的操作体验和实验现象，同时融合传感器信息和语音信息，构建一个处理多模态信息的平台系统。

摘要： 本发明公开了一种适用于大型透明水槽内模拟一阶和二阶模态内孤立波的实验装置及方法，装置包括透明水槽；直线导轨，安装在所述透明水槽长度方向的两侧；百叶门联动控制箱，安装在所述纵移轨道上，其内部设有联动控制机构；纵移驱动机构，用于驱动百叶门与百叶门联动控制箱沿直线导轨运动；百叶门，由若干细长薄型叶片组成，全部叶片构成的“隔门”采用重叠方式排列，闭合时重叠部分具有良好的密封性，所述叶片可以在联动控制机构的控制下同步瞬间旋转开启和闭合的同时还可沿透明水槽高度方向上、下移动。本发明可构建一阶和二阶模态内孤立波所需的方势阱。

摘要： 本发明公开了一种桩土系统室内模型及其横向振动实验模态分析测试系统，所述模型箱底端设置有底板并且为10mm厚钢板，所述模型箱箱身为10mm厚透明玻璃板，角部用6mm厚钢板固定，并与底板通过固定螺栓密闭嵌固，所述玻璃板的一侧设置有激振器，所述模型箱内部设置有模型桩。本发明可测得相应单桩的固有频率及不同边界条件、轴向荷载、桩身几何与材料性质及桩周土性状等对其数值的影响规律。在进行桩基抗震设计时，可根据上述规律改变桩端约束条件、桩几何性质等措施，从而调整桩基础的固有频率及自振周期，以避开建筑物所在场地的特征周期，防止桩土系统产生共振，达到降低桩基水平地震作用与桩基抗震设计优化的目的。

摘要： 本发明提供了一种航空发动机喷管实验模态参数获取方法，包括如下步骤：①结构建模：根据喷管结构几何参数建立喷管模型，并确定边界约束条件；②测量建模：在喷管模型上设置激励点，并在激励点位置设置激振器，在喷管工作受力方向设置传感器，根据确定的传感器测量自由度生成几何模型；③数据采集：开始多次试验，对时域和频域信号进行多次数据采集并检查确认有效；④分析确定。本发明具有试验成本低、周期短、易实现且测量参数多、频带宽广、可提供建模修正等优势，极大的有益于喷管设计结构的优化，能为航空发动机部件结构系统振动特性分析、振动故障诊断和预报，以及为结构动力特性的优化设计提供可靠依据。

摘要： 本发明涉及一种研究热声不稳定纵向和切向模态耦合机理的实验装置及方法，用于航空航天发动机和地面燃气轮机等燃烧系统的热声不稳定模态耦合现象的研究。装置主要为可变燃烧室结构尺寸的电加热单热源十字形燃烧室，模拟了真实发动机同时存在的纵向和切向模态耦合的热声不稳定性，方便热源功率和流速控制，燃烧室的纵向和切向长度可以通过模块式增加或减少管段数和改变活塞在切向管内的位置来实现，从而实现不同共振频率下的纵向和切向模态耦合的热声不稳定性。实验使用快速响应热电偶和压力传感器获取温度数据和声压信号。结合功率谱密度计算、信号滤波、短时傅里叶变换和信号重构等分析方法，可以研究在不同的燃烧室结构和尺寸、不同热源功率和不同空气平均流速下热声不稳定纵向和切向模态耦合的特点和机理。该实验装置成本低、结构简单，有助于热声不稳定模态耦合现象的理解和利用。

摘要： 本发明公开了一种微细铣削系统的刀具模态测量实验辅助装置，包括力锤、滑动结构、导向结构、碰撞组件、加速度传感器和信号采集系统。其中，力锤用于敲击微细铣削系统的铣刀。滑动结构与力锤固定相连，用于带动力锤靠近和远离铣刀。导向结构与滑动结构滑动相连，用于使滑动结构沿直线运动。碰撞组件包括固定于滑动结构上的第一碰撞头和固定于导向结构上的第二碰撞头。加速度传感器用于固定在铣刀上，信号采集系统同时与力锤、加速度传感器电连接。滑动结构向铣刀运动时，力锤与铣刀先接触，第一碰撞头与第二碰撞头后接触，以避免造成力锤与铣刀的二次连击。相比于现有技术，本发明能够实现力锤的精确敲击和加速度传感器信号捕捉测量。

摘要： 本发明公开了一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，所述实验系统包括升降模块、回转模块、平衡模块、俯仰伸缩模块、模拟平台和波浪补偿控制系统；本发明基于缩尺海上廊桥和模拟平台，采用模块化结构设计可以获得四种模态不同类型的海上廊桥实验系统，可在实验室内方便、快捷地进行不同类型廊桥的各种波浪补偿控制方案的实验验证，为海上测试和实船应用提供充分保证，风险低，且缩短海上廊桥研制周期，具有很好的便捷性、安全性、可靠性和经济性。本发明的人机交互界面，可设置海上廊桥实验系统必要的相关参数，实时显示和保存实验结果，具有灵活、友好、便于用户顺利地进行实验操作的特点，为分析各种控制算法的优缺点提供实验依据。