试验模态分析作业张海涛2013424064汽车发动机结构件的模态试验与分析文献综述张海涛2013424064.docx

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1、汽车发动机结构件的模态试验与分析文献综述摘要：本论文采用试验模态分析的方法，可有效地识别出系统的动态参数，并进行结构动态特性分析。详细描述了模态分析的试验方法，并与计算机仿真相结合，充分验证了计算机仿真的正确性。本文分别以汽车结构件罩盖、油底壳和皮带为研究对象，采用试验模态的方法，分别进行了线性系统（罩盖、油底壳）和非线性系统（皮带）的动态参数识别，对以罩盖和油底壳为代表的线性系统进行模态试验与分析，首先通过对铝板的模态试验，有限元分析和理论计算验证模态试验的正确性。分别采用激励锤法和激振器法两种方法识别带纵向振动的模态参数，对测得的频

2、响函数和固有频率进行比较。建立了考虑弯曲刚度的皮带的理论模型，推导出了弯曲刚度的计算公式，具有重大的研究意义。一、课题研究的意义由于配气机构的运动和冲击，经常导致罩盖的振动和噪声增大；由于机体曲轴箱的振动，易导致油底壳的振动和噪声增大，尤其油底壳的振动噪声对降低汽车的整体噪声是非常关键的，发动机的油底壳在车辆下面直接露在外面，对车辆的行驶噪声有重要影响。发动机附件驱动系统中，带传动凭借其具有结构简单、布置紧凑、传递功率大、不需润滑、容易维护等特点，占据着重要的地位。然而，皮带速度波动，张力波动等因素，导致带在运动过程中表现出复杂的动态特

3、性。在运动过程中产生的振动可以导致设备的加速磨损、振动和噪声增大。随着人们对汽车乘坐舒适性提出了更高地要求，为降低发动机振动、噪声提供参考，本文采用试验模态分析的方法，一方面，从线性试验模态的角度对罩盖油底壳进行了动态特性试验研究；另一方面，从非线性试验模态的角度，对发动机皮带进行了动态性能参数识别，丰富了试验模态的研究内容，有助于开展汽车发动机结构件的振动噪声控制和动态特性方面的研究工作。二、研究方法或原理对以罩盖和油底壳为代表的线性系统进行模态试验与分析，首先通过对铝板的模态试验，有限元分析和理论计算验证模态试验的正确性。采用锤击法

4、测量测点的频响函数，利用多参考点最小二乘复频域法（PolyMax）对其进行模态参数识别，得到了罩盖和油底壳的前七阶固有频率、阻尼比和振型。分别采用激励锤法和激振器法两种方法识别带纵向振动的模态参数，对测得的频响函数和固有频率进行比较。试验结果表明：两者的频响函数和固有频率基本吻合。采用频谱细化半功率法和时域对数衰减法分别进行阻尼比计算。计算了带的纵向刚度和阻尼系数，并分析了带长对带的固有频率、阻尼比、纵向刚度和阻尼系数的影响规律。带的纵向固有频率和阻尼比随着带长的增大而减小；带的纵向动态刚度和阻尼系数随着带长的增大而增大。建立了考虑弯曲

5、刚度的皮带的理论模型，推导出了弯曲刚度的计算公式。分别采用多自由度法和单自由度法识别带的横向振动的固有频率和阻尼比。测试了在不同带长(l=1.0m,l=0.9m)、不同纵向力下带横向振动的自由响应，识别了固有频率与阻尼比。通过最小二乘优化算法确定了带的弯曲刚度。研究了纵向力对带的固有频率和带长对带弯曲刚度的影响规律。带的各阶固有频率随带的纵向力的增大而增大，带的弯曲刚度随带长的增加而减小。一、主要研究工作1、罩盖油底壳模态试验与分析采用激励锤锤击法，利用LMSTest.Lab系统进行采集与分析，采用多参考点最小二乘复频域法（PolyMa

6、x）进行模态参数识别，得到罩盖和油底壳的前七阶固有频率、阻尼比和振型。为发动机罩盖和油底壳的优化设计和振动噪声控制提供实用的价值。并通过对铝板的模态试验，有限元分析和理论计算验证模态试验的正确性2、皮带纵向动态特性参数测试与分析首先用激励锤沿带的纵向施加激励，带在纵向方向将产生自由振动响应；然后用激振器施加激励，带将产生受迫振动响应。通过激振器法测得的频响函数与激励锤法测得的频响函数进行对比，验证了将带-物块系统简化为单自由度的质量-弹簧-阻尼系统的方法是正确的。采用频谱细化半功率带宽法和时域对数衰减法分别进行阻尼比计算，两者计算的阻尼

7、比较吻合。当采样分辨率高，频谱中共振峰波形较为理想等合适条件下，采用频谱细化半功率带宽法计算阻尼比还是可以满足工程精度。根据振动力学的公式计算出皮带的纵向刚度和阻尼系数，并分析了带长对带的固有频率、阻尼比、纵向刚度和阻尼系数的影响规律。结果表明：皮带的纵向固有频率和阻尼比随着带的长度的增大而减小；带的纵向刚度和阻尼系数随着带长度的增大而增大。1、皮带横向动态特性参数测试与分析首先，建立了皮带考虑弯曲刚度的理论模型，推导出了弯曲刚度的计算公式。其次，在同一纵向力下，用激励锤沿带的横向对带的各个激励点进行锤击激励，分别采用多自由度法和单自由

8、度法识别带的横向振动的固有频率和阻尼比，验证本试验采用单自由度法是可行的。最后，测试了在不同带长(l=1.0m,l=0.9m)，不同纵向力下带横向振动的自由响应，识别了固有频率和阻尼比，通过最小二乘优化算法