基于机械运行状态改善的机械结构振动特征设计

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【摘 要】通过大量的实践研究表明,在一般情况下,只要机械结构存在着质量和弹性,都会有振动发生于机械结构的运动状态下,振动的出现,会对机械设备的正常运转产生影响,甚至还会严重毁坏到设备,需要引起人们足够的重视.针对这个问题,相关专家深入研究了机械结构的振动特性,采用了机械结构振动特征设计方法.本文简要分析了基于机械运行状态改善的机械结构振动特征设计,希望可以提供一些有价值的参考意见.

【关 键 词】机械结构；振动特征；设计方法

近些年来,随着时代的进步和社会经济的发展,在很多个领域内都开始广泛的应用机械结构振动特征设计,如宇航结构、建筑结构、汽车控制结构等等；通过实践研究表明,采用这种设计方法,可以促使在振动环境中,设备的稳定性能够得到大大的提高,从而促使相关设备的正常运转不受影响.

1.机械结构振动特性设计的主要技术要求

具体来讲,机械结构振动特性设计包括诸多方面的内容,主要可以从两个方面来理解,首先是计算机械结构振动特性模态的系统,另外一个部分则是对振动特性模态进行试验的系统,计算设计模块主要是分析和研究机械结构的静态装置方式和动态变化,对机械结构的固有频率和结构类型方式进行计算,然后辅助于机械结构的动态变化特性设计.试验验证模块主要是采样功能,利用的锤击激励方法,将变时基法充分应用了进来,以此来采样不同的信号,并且处理分析采样数据,结合其他的一些方法来验证机械结构设计,保证设计结果符合于相关设计要求.

那么就有两个方面的技术要求,一方面是针对计算系统的,另外一方面则是针对试验系统.从计算机系统方面来讲,要对常规的机械结构分析单元进行充分考虑,如梁单元部分、板单元部分、三维实体单元部分等,还有一些特殊的要求需要考虑,首先是在静态和动态作用下,对计算系统的分析能力提出了很高的要求,其次,能够对机械固有的频率以及振动类型进行计算,还可以及时分析结构振动的模型和状态变化的灵敏度；在试验系统方面,试验系统的敏感性和辨识性是主要的两个方面,需要结合具体变化情况来对信号功能以及参数辨识功能等进行有效调整,然后修正和改进设计.

2.机械结构振动特性设计的计算方法和解决途径

一是机械结构的修改问题由灵敏度分析法来进行解决：在设计机械设备的初始阶段,很多的设计人员往往没有准确的认识振动特性所造成的影响,那么设计方案在振动特性方面就达不到相关要求,这样就需要修改原始的设计方案.而利用灵敏度分析方法可以将原设计结构中携带的振动特性参数给充分利用起来,通过一系列的计算,将设计结构中最敏感的部位给找出来,然后修正改进敏感部位,这样利用最小的修改,就可以对机械结构进行改进,有效提高结构的固有频率稳定性.灵敏度分析方法在计算的过程中,主要是结合矩阵中特征值和一阶微分方程来进行的,并且要结合具体情况来合理选择计算方法,提高计算结果的精确程度.

二是机械结构频域内模态参数的识别问题由窄频段拟合识别法来解决：因为有很多问题存在于机械结构振动特性设计中,如有着较大的参数量、没有科学的参数来源以及在对各个参数进行衡量时,有着不同的量纲标准等,这些问题的存在,会导致病态矩阵产生于计算系统中,通过大量的实践研究我们可以得知,病态矩阵会直接影响到系统的稳定性和程序的可靠性.那么为了对病态矩阵造成的不利影响进行解决,就需要科学运用窄频段拟合识别方法.在计算设计之前,需要标准化处理各个参数,用无量纲来统一参数,这样就可以防止出现病态矩阵,并且还可以将那些非主导模态给识别出来,更加精确的进行参数识别,因此,这种方法十分的高效,可以对设计模态参数进行有效的识别.在具体操作的过程中,首先要将频率响应函数得出来,利用的是傅里叶函数,然后计算计算模态的初始频率,利用的是分量分析计算方法,将初始频率值给得出来,然后分段这些频率值,得出几个频段,有着不同的区间,然后分析这些频段,采用的是频率连续细化方法,将所需频段的各个频率点值给得出来,最后在识别计算得出来的窄频段模态参数,将多项式拟合识别方法有效应用进来.

三是运用变时基法来对不同采样频率问题进行解决：在进行机械结构振动特性设计过程中,需要充分研究设计系统的频率响应机制,以此来促使频率相应函数的形成,这种频率相应函数是可以计算和修改的,利用锤击激振法来测量这个函数；在对这种方法进行应用时,因为锤击的激励信号频率不同于系统的加速响应信号频率,那么采样频率的不同问题就会出现,针对这种情况,就需要采用变时基,借助于变时基,采用不同的方法来采样差异化的对象频率,然后采取一系列的处理措施,得出需要的结果.具体来讲,利用较高的频率来采样激励脉冲信号,采用较低的频率来采样系统响应信号,然后加倍这些采集到的采样频率,就可以将变时倍数给得出来,要想通过变时基来对相关数据进行获取,就需要将FFT及频率连续细化技术给有效应用进来.

3.结语

通过上文的叙述分析我们可以得知,振动情况会出现于大部分机械结构的运动状态中,对机械设备的正常运转产生影响,针对这种情况,就需要采取机械结构振动特征设计方法,主要包括两个方面的内容,分别是计算设计模块和试验验证模块；本文简要论述了如何来改善机械运行状态,通过实践研究表明,修改方案是切实可行的,有着较好的效果,可以对固有振动频率进行有效提高,促使结构更加的稳定.[科]

【参考文献】

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