一种典型辅助支撑部件的模态与振动响应分析.doc

摘要：通常我们对结构运动学进行分析，首先需要掌握模态分析。它是一种得到研究对象振动特性和激励响应的技术，其固有频率和固有振型对于结构动力学特性的分析是重要的参考指标。

以钢结构部件作为研究对象，对其构建有限元模型，利用数值仿真系统计算得到模型的各阶模态频率和模态振型等解析模态参数。然后给予目标结构一种自由状态，通过模态实验获得实验模态参数。将有限元法和试验法得到的两组参数进行对照，前6阶模态频率的误差不超过4.1%，则表明该有限元模型与实际相符，可以进行下一步的分析计算。

准备振动响应实验。首先用螺栓连接固定块把目标结构固定在小型振动台的水平滑台上，利用振动台施加随机和扫频激励，得到台面周围的振动响应信号，通过所得信号合成自功率谱图。图上出现多处功率峰值，表示钢架在峰值处产生共振。用HyperMesh模拟实际连接，对先前的自由状态有限元模型施加全约束，并计算其在该状态下的前6阶模态频率和振型。将所得结果和有限元法获得的模态频率进行比较，修正约束状态下的钢架模型（着重于脚部支撑处的约束及连接）。多次修正后，振动实验获得的峰值对应频率都能与解析模态得到的前6阶模态频率得到对应。由此可以说明，约束条件下的有限元模型和实际模型基本吻合，以此为基础方便之后其他动力学的分析。

构建出合理的模型后，利用HyperMesh对钢架的整体进行瞬态响应分析。在支撑台面中心施加激励，得到钢架支撑腿处的响应信号，并对其振动能量分布加以描述。

关键词：模态；有限元；振动响应；振动实验

目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪 论-1

1.1 引言-1

1.2 研究目的和意义-1

1.3 课题重点研究内容-1

第二章分析方法介绍-3

 2.1模态分析-3

 2.2有限元分析法-3 

 2.3应用软件-3

第三章通过有限元法获取钢结构的模态参数-4

3.1建立有限元模型-4

 3.1.1三维几何建模-4

 3.1.2构建有限元模型-4

3.2求解解析模态参数-5 

3.3模态的计算-6

 3.3.1模型在自由状态下的分析结果-6

 3.3.2模型在约束状态下的分析结果-8

3.4小结-11

第四章运用试验法获取钢架的自由模态参数-12

4.1试验模态测试步骤及减小误差的方法-12

4.2实验器材和步骤-12

4.3实验结果的分析-14

4.4解析模态和试验模态结果的对比及分析-18

4.5小结-19

第五章利用振动台的钢架动态响应实验-20

5.1实验器材-20

5.2动态响应实验过程-21

5.3动态响应实验的结果-22

5.4实验数据的分析-22

5.5完善有限元模型-23

5.6小结-24

第六章基于有限元的钢架瞬态响应分析-25

6.1瞬态响应动态分析的基础理论-25

6.2瞬态响应的计算方法-25

6.3钢架瞬态响应分析的过程-25

6.4钢架的瞬态响应分析-25

6.5小结-29

结束语-30

致谢-31

参考文献-32