大型振动台夹具的模态分析及结构改进

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振动系统的模态分析及其在结构工程中的应用

振动系统的模态分析及其在结构工程中的应用振动是物体在受到外界作用力或能量的影响下产生的周期性运动。

在结构工程中，振动系统的模态分析是一项重要的技术，可以帮助工程师了解结构的振动特性，从而指导设计和改进结构的安全性和稳定性。

一、什么是振动系统的模态分析？振动系统的模态分析是指对振动系统进行分析和计算，得到系统的固有频率、振型和振幅等信息的过程。

模态分析是通过求解振动系统的特征方程和特征值来实现的。

在振动系统中，特征方程是描述系统振动行为的数学方程，而特征值则是方程的解，代表系统的固有频率。

通过求解特征方程，可以得到系统的所有特征值和对应的特征向量，从而确定系统的振动模态。

二、振动系统的模态分析在结构工程中的应用1. 结构设计优化振动系统的模态分析可以帮助工程师了解结构的固有频率和振型，从而指导结构的设计优化。

通过调整结构的参数，比如材料的选择、截面的尺寸等，可以使得结构的固有频率与外界激励频率相差较大，从而减小共振现象的发生，提高结构的稳定性和安全性。

2. 结构故障诊断振动系统的模态分析可以用于结构故障的诊断。

当结构发生故障或损伤时，其固有频率和振型会发生变化。

通过对结构进行模态分析，可以检测出结构的异常振动模态，进而判断结构是否存在故障或损伤，并进行相应的修复和维护。

3. 结构动力响应预测振动系统的模态分析可以用于预测结构在外界激励下的动力响应。

通过将外界激励作用于结构的模态振型上，可以求解结构的动力响应，包括位移、速度和加速度等。

这对于评估结构的动态性能、设计结构的减振措施以及预测结构在地震等自然灾害下的响应具有重要意义。

4. 结构材料性能测试振动系统的模态分析可以用于测试结构材料的性能。

通过对材料样本进行振动实验，可以得到材料的固有频率和振型等信息。

这对于研究材料的力学性能、优化材料的结构和制备工艺具有重要意义。

三、振动系统的模态分析方法振动系统的模态分析方法有多种，常用的包括有限元法、模态超级位置法和模态曲线法等。

GJB150A振动试验改进介绍

GJB150A振动试验改进介绍浅谈GJB 150A振动试验部分的几点改进朱耀航天科工防御技术研究试验中心（航天二院201所）一、引言从1986年GJB150（参考MIL-STD-810Ｃ）发布到2009年GJB 150A（主要参考MIL-STD-810Ｆ，部分参考MIL-STD-810Ｇ）的发布，中间间隔了13年的时间（在这段时间里美军标MIL-STD-810更新了C、D、E、F、G共５个版本），由于时间跨度较大，两版国军标也存在较大区别，同时由于新军标推出时间较短，因此也有必要对GJB 150A的改进做一个简单的介绍。

二、GJB 150A总结改进简述整体上GJB 150A相对于GJB150最大的变化就是结构形式（或编排方式）发生了变化。

刚开始制定GJB150时是参考美军标MIL-STD-810C进行的，因此GJB150最初也是一个单纯的环境试验标准，主要内容就是对环境试验条件、试验设备和具体的试验方法做出规定和限制。

从810D开始，810标准便逐渐转变为裁减标准，由于GJB 150A 主要是参考810F制定的，因此与150相比，150A不再对具体试验方法进行规定，而是给出一个总的裁减标准，把不同的环境条件都放进了附录。

具体表现就是不再提供具体的试验条件和试验项目顺序，而是提供一个如何进行试验的技术指导同时利用附录提供了一些基本数据和参考方法，与150标准相比，150A不能直接引用，试验的开展具有更大的灵活性，因而对相关人员提出了更高的要求。

关于GJB 150A 的总体改动在此不作详述，想深入了解的可以参考祝耀昌等人的文章[1]。

在此，主要对GJB150.16A（振动试验）的改进进行说明，由于标准中振动试验部分本身内容过多，在此仅对GJB150.16A中改动较大的两个地方进行说明。

三、振动试验控制振动试验一般是指在实验室条件下产生一个可以人为控制的振动环境以模拟被试产品在实际使用过程中所经历的振动环境。

大型机械结构模态分析与优化设计

大型机械结构模态分析与优化设计随着科技的不断发展，大型机械的设计和制造越来越重要。

在这个领域，模态分析和优化设计是不可或缺的工具。

模态分析是一种分析结构的固有振动方式和频率的方法，可以帮助设计师预测和避免问题。

优化设计则是通过对结构参数进行优化，以使其满足给定的性能要求，同时减少材料消耗，提高生产效率。

大型机械结构的模态分析通常涉及有限元法、模态超载法等方法。

这些方法可以通过计算机模拟出结构的固有振动模态和频率。

根据模态分析结果，设计师可以确定结构存在的问题，例如地震或风荷载下的结构动态响应。

通过改变结构参数来优化模态分析结果，设计师可以避免这些问题的出现。

模态分析结果还可以用于确定结构的最小自由振动频率，以此为基础设计结构的防振系统。

除了模态分析，还需要对大型机械的优化设计。

优化设计根据给定的性能要求，确定结构的最优参数。

这些要求包括静态刚度、动态响应、材料消耗、生产工艺等。

优化设计可以通过有限元分析、参数化建模、统计分析等方法来实现。

这种优化方法不仅可以节省材料，减少生产成本，同时也可以提高结构的可靠性和安全性。

在大型机械结构设计中，模态分析和优化设计是相辅相成的。

模态分析可以帮助设计师预测结构的问题，而优化设计可以根据这些结果来改进结构。

这两者都需要结构力学知识的支持，特别是有限元法和优化算法。

为了更好地应用这些方法，需要对结构力学有深入的理解和掌握现代计算机模拟技术。

在大型机械的设计中，无论是模态分析还是优化设计，都需要有足够的时间和资源的支持。

要获得高质量且可靠的模拟结果，需要同时考虑结构的实际情况和模拟的精度。

例如，模拟时需要考虑结构的材料性质、几何形状、加载条件、边界条件等。

此外，为了确保仿真结果的可靠性，需要进行多次模拟和验证。

总之，大型机械结构的模态分析和优化设计是现代工程领域的重要组成部分。

这些方法可以帮助设计师预测结构的行为和性能，并改进其设计。

通过协同工作，设计师、结构工程师和计算力学专家可以开发出更优秀、更可靠的大型机械结构，从而推动现代工程技术的不断发展。

模态参数辨识改进算法及其在振动台试验中的应用

ｂａａ，，犢犃犖犌犢狅狌犳犪ａ，犌犃犖犔犻狀犔犐犎狌犪狓犻狀犔犐犎犪犻犾狅狀犵
（；ａ．ＣｏｌｌｅｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｂ．ＣｏｌｌｅｅｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭａｎａｅｍｅｎｔａｎｄＲｅａｌｇｇｇｇｇ，，，）ｈｏｎｉｎｎｉｖｅｒｓｉｔｈｏｎｉｎ０００４５ＣｈｉｎａＥｓｔａｔｅＣｇｑｇＵｙＣｇｑｇ４：），，犃犫狊狋狉犪犮狋Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｄｒｉｖｅｎｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｓｕｂｓａｃｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＳＳＩａｎｉｍｒｏｖｅｄＩＴＤｍｅｔｈｏｄａｎｐｐｉｍｒｏｖｅｄＳＴＤｍｅｔｈｏｄａｎｄａｎｉｍｒｏｖｅｄｃｏｍｌｅｘｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．ＳＳＩｈａｓｈｉｈｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｐｐｇ，ａｃｃｕｒａｃａｎｄＨａｎｋｅｌｍａｔｒｉｘｏｒｔｈｏｏｎａｌｐｒｏｅｃｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄａｔａｃａｎｒｅｔａｉｎａｌｌｔｈｅｕｓｅｆｕｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｙｇｊｉｎｔｈｅｏｒｉｉｎａｌｄａｔａａｎｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｅｍｏｖｅｎｏｉｓｅ．ＴｈｅｄａｔａｏｂｔａｉｎｅｄｉｎＰｍａｔｒｉｘｉｓｔａｋｅｎａｓｉｎｕｔｆｏｒｇｙｒｐ，ｔｈｅＩＴＤ，ＳＴＤａｎｄｃｏｍｌｅｘｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｔｈｒｅｅｍｅｔｈｏｄｓｗｏｕｌｄｎｏｌｏｎｅｒｎｅｅｄｒａｎｄｏｍｐｇ，ｔｈｅｒｅｂｌｉｍｉｎａｔｉｎｈｅｅｒｒｏｒｃａｕｓｅｄｂｈｅｔｗｏｄｅｃｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｕｅｏｒＮＥｘｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｅｒｏｃｅｓｓｉｎｙｅｇｔｙｔｑｐｇｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ．ＴｈｅｉｍｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍｏｄａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｐｐｐｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｋｉｎｔａｂｌｅｔｅｓｔｍｏｄｅｌｂｓｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｅａｒｔｈｕａｋｅｒｅｓｏｎｓｅｄａｔａｆｒｏｍＴｏｎｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔ．ｇｙｕｇｑｐｇｊｙＴｈｅｒｅｃｏｎｉｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｆｔｈｅｉｍｒｏｖｅｄｍｅｔｈｏｄｓ．ｇｙｏｐ：；；；犓犲狅狉犱狊ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｏｄａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｍｒｏｖｅｄＩＴＤｍｅｔｈｏｄｉｍｒｏｖｅｄＳＴＤｐｐ狔狑；ｍｅｔｈｏｄｉｍｒｏｖｅｄｃｏｍｌｅｘｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄｐｐ不对土木结构进行实时安全监测或振动控制，更需要充分了解其动仅需要掌握结构的静力特性，力特性，以避免灾难事故的发生。而结构的模态参数（频率、阻尼、振型）是结构动力特性的主要参数，所以如何准确识别结构的模态参数是研究结构动力

大型振动台夹具的模态分析及结构改进

第31卷第5期苏州大学学报（工科版）Vol.31No．5 2011年10月JOURNAL OF SOOCHOW UNIVERSITY（ENGINEERING SCIENCE EDITION）Oct．2011文章编号：1673－047X（2011）－05－0056－04大型振动台夹具的模态分析及结构改进孙晓洁1，陈俊2，王安柱1，朱忠奎1（1．苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215021；2．东菱振动试验仪器有限公司，江苏苏州215011）摘要：振动台夹具是振动台上用以固定被试件的关键结构件，首先应满足被试件的安装要求，其次为了能在试验频率范围内对被试件开展振动试验，其结构模态应有尽量高的固有频率，并避免与试件发生共振耦合。

在设计夹具的基础上，分析其前十阶的固有模态，并根据其固有频率的高低改进了结构，使得模态符合试验要求。

关键词：振动台；夹具；模态；固有频率中图分类号：TH16；U467文献标识码：A0引言对于大型振动台夹具，首先要确定出对夹具的固有频率和振型的要求，夹具设计完成后应对固有频率进行校验，根据验算结果对夹具进行改进设计并最终使夹具满足设计要求［1］。

在振动环境中，夹具的第一阶固有频率应高于最高试验频率，还应避免发生夹具与产品的共振耦合［2］。

本文据此进行了大型振动台夹具的结构改进。

据上所述，设计夹具时需计算结构的固有频率。

建立结构的力学模型时可将产品合理简化为杆、梁、板、壳等构件的组合，理论上应将这些构件作为多自由度系统进行动力学分析，它们各自有其固有频率，夹具整体的固有频率与各组成构件的固有频率有一定的数学关系，准确的数值可通过理论计算和试验验证的方法获得［3］。

对于大型复杂夹具，理论计算过于繁琐，直接对样品进行振动试验验证增大了设计成本。

现在，工程上广泛应用有限元分析软件对构件进行动力学分析，这是精确、实用的技术分析方法之一。

本文采用ANSYS有限元软件对振动台夹具进行模态分析以解得振动台夹具的固有频率，分析其合理性并进行结构改进。

振动试验夹具的优化设计及模态试验

ＡｂｔａｔＯｐｉｚｔｎｄｓｇａｅｎｉｔｏｕｅｈｉｔｒｅｉｎｉｉａｔｌ．ｉｏｏｏｙｓｒｃ：ｔｍｉａｉｅｉｎｈｓｂｅｒｄｃｄｔｔｅｆｕｅｄｓｇｔｓｒｉｅＷｔｔｐｌｇｏｎｏｘｎｈｃｈ
发生共振耦合ｌ］】。考虑这些特点，理设计夹具的。合
１数学模型
冲击试验夹具的优化数学模型可以表示为：
ｉｆｎｄＸ
Ｎ
ｍｎ（，ｔ一（］ｉ￡ｄ＆） ∑［一）
Ｓｆ．Ｘ∈［ｘ］．ｘ，（）／ａｌ（ａ ≤ × Ｘ如］
中图分类号：２１８Ｏ４．２
文献标识码：Ａ
Ｄ编码：０３６￣ｉｎ１０ —３５２１．６１ＯＩ１．９．ｓ．６１５．００．６９ｓ０００
ＯｐｉｉａｉｎＤｅｉｎａｄＭｏａｅｔｆｘｕｅｏｂａｉｎＴｓｉｇｔｚｔｓｇｎｄｌｓｔｒｓｆｒｍｏＴｏＦｉＶｉｒｔｅｔｏｎ
ｐｒｃｓｅｘｕｒｓｉｍｐｌｍｅｔｄｕｓｎＡＳｍｅｈｄａｈｅｕｌｓｏｅｔｒｏｐｒｄｗｉｈｔｓｏｅｓｄｆｔｅｓｉｉｅｎｅｉｇＤＰｔｏｎｄｔｅｒｓｔｆｔｓｉａｅｃｍａｅｔｈｏｅｎｇ
ａｓｚｏｉｉａｉ，ｔｒａｏｎｂｌａｒｎｃｎｓｏｈｆｘｕｅａｅｎｄｉｅｐｔｚｔｍｏｎｈｅｅｓａｅｒａｅｎｏｔｒａａｄｈｔｉｋｅｓｆｔｅｉｔｒｓｒ

机械系统模态振动分析与改进

机械系统模态振动分析与改进引言机械系统的运行稳定性和性能优化对于各个行业的发展至关重要。

在设计和制造机械系统时，我们需要考虑它们的模态振动。

本文将讨论机械系统模态振动的分析方法以及如何通过改进来提高系统的振动特性。

一、模态振动的概念与意义模态振动是指机械系统在受到外力激励后，以一定的频率和振幅自由振动的现象。

通常情况下，机械系统的模态主要由系统的质量、刚度和阻尼决定。

了解机械系统的模态振动能够帮助我们预测系统的振动特性，并在设计和制造阶段进行改进，从而提高系统的性能。

二、模态振动分析方法1. 经典分析方法经典分析方法是通过对机械系统的运动方程进行求解，得到系统的模态特征值和振型。

其中，特征值表示系统的模态频率，而振型则描述了系统在不同模态下的振动形态。

这种方法通常适用于简单的机械系统，如单自由度系统。

然而，对于复杂的多自由度系统，经典分析方法的求解过程会变得非常复杂。

2. 有限元分析方法有限元分析方法是一种常用的模态振动分析方法。

它将机械系统离散化为有限个小单元，在每个小单元上建立运动学和力学方程，再通过求解整个系统的特征值和振型来得到系统的模态特性。

这种方法可以应用于复杂的多自由度系统，并且与实际情况较好地吻合。

3. 实验测量方法实验测量方法是通过对机械系统进行实际测试，获取系统的模态特征值和振型。

常用的实验测量方法包括模态分析法、频响函数法和阻尼测试法等。

实验测量方法通常能够提供更加准确的结果，但需要进行相应的测试和数据处理，成本较高。

三、改进机械系统的振动特性1. 调整系统结构要改进机械系统的振动特性，我们可以从调整系统的结构入手。

可以通过增大系统的刚度来提高系统的自然频率，减小系统的质量来减小振动响应。

此外，还可以采用减振措施，如增加阻尼材料来减小振动幅值。

通过结构调整，可以有效地改善机械系统的振动性能。

2. 优化系统参数优化系统参数也是改进机械系统振动特性的一种方法。

通过对系统的质量、刚度和阻尼进行优化设计，可以使系统的模态频率和振动幅值达到最佳状态。

某振动夹具的设计及改进

某振动夹具的设计及改进作者：单林庆范柱子蒋庆华来源：《科技资讯》 2011年第23期单林庆范柱子蒋庆华(中国空空导弹研究院河南洛阳 471009)摘要:首先介绍了产品试验的原理和要求,并论述了一般夹具的设计要点,根据产品的信息和设计要求完成了振动夹具的设计,通过完善夹具的刚度达到满足产品试验要求,该设计要点和改进方法对一般振动夹具的设计有一定指导意义。

关键词:振动夹具随机振动固有频率中图分类号:TG7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)08(b)-0085-02某产品出厂验收时,要做振动试验来考核是否满足环境要求,产品的夹持以及与振动设备的连接需要合适的振动夹具。

一个好的夹具既保证产品的安全,又可与振动设备可靠连接,保证振动有效的传递到产品。

因此,振动夹具设计的好坏就成为振动试验能否顺利进行的关键,本文介绍了一般振动夹具的设计要点和一个典型的夹具设计改进实例。

1 试验的原理和要求1.1 试验的原理产品的振动试验过程如图1所示,产品通过振动夹具装夹到振动台面上,两组传感器分别粘接到产品和台面上,两组传感器分别通过信号放大器传至振动台控制设备,最后通过振动台控制设备对台面进行控制,从而完成振动试验。

1.2 试验要求产品所做的振动为随机振动,振动的功率谱形如图2所示,GL=0.02g2/Hz,GP=0.06g2/Hz,Grms=10g。

产品需要做三个方向(X、Y、Z)的振动,每个方向持续3分钟。

1.3 产品的信息产品的外形为圆柱形,最大轮廓尺寸约为Φ250mm×450mm,质量约为20kg,重心据产品前部约300mm处,如图3所示为产品的三维模型示意图,产品可夹持外壳或者通过后部的法兰固定。

产品的三个方向的固有频率约在110Hz左右。

2 夹具的设计夹具的设计通常要考虑产品的信息(尺寸、质量、重心、试验方向的固有频率等),产品和夹具的合成重心应该和振动台面的几何重心重合,夹具和产品的连接尽量与产品的实际连接方式近似,产品安装螺钉数量、尺寸、位置、减振器等与实际工作状态相同。

振动系统的模态分析与优化设计

振动系统的模态分析与优化设计振动系统是一类具有固有频率和振动模态的物理系统，它们广泛应用于各个领域，包括工程、航空航天、汽车等。

对振动系统的模态分析与优化设计的研究是提高系统性能和减少振动噪声的重要手段。

本文将从振动系统的模态分析方法入手，介绍振动系统的优化设计思路和方法。

1. 模态分析方法模态分析是研究振动系统特征频率和振动模态的重要手段。

常见的模态分析方法包括频率域分析和时域分析。

1.1 频率域分析频率域分析是通过对振动信号的频谱进行分析，得到系统的特征频率和振动模态。

其中，最常用的方法是傅里叶变换。

通过对振动信号进行傅里叶变换，可以将信号从时域转换到频域，并得到频谱图。

在频谱图中，峰值对应系统的特征频率，而频谱的形状则反映了振动模态的特征。

1.2 时域分析时域分析是对振动信号的波形进行分析，探究系统的特征波形和响应特性。

常用的时域分析方法包括峰值检测、相关分析和小波变换等。

通过时域分析，可以直观地观察到系统的振动特征，如幅值、相位、周期等。

2. 优化设计思路振动系统的优化设计旨在改善系统的振动性能，减少振动噪声和损耗。

优化设计思路常包括以下几个方面：2.1 结构优化结构优化是通过改变系统的结构参数，如材料、形状和尺寸等，来改善系统的振动性能。

例如，在汽车设计中，通过优化车身的结构布局和刚度分布，可以减少车身的共振现象，降低噪声和疲劳损耗。

2.2 材料优化材料优化是通过选择合适的材料，来提高系统的振动特性。

不同材料具有不同的弹性模量和阻尼特性，因此选择适当的材料可以改变系统的固有频率和振动模态。

2.3 控制优化控制优化是通过对振动系统施加控制力或应用控制策略，来减小系统的振幅和振动噪声。

常见的控制优化方法包括主动控制和被动控制，如主动振动控制器和振动吸振器等。

3. 优化设计方法优化设计方法是指通过数学模型和计算工具，对振动系统进行优化设计的技术手段。

常见的优化设计方法包括参数优化和拓扑优化。

机械结构的振动模态分析与优化设计

机械结构的振动模态分析与优化设计引言机械结构的振动问题一直是工程领域的研究热点之一。

振动问题主要影响结构的安全性、可靠性和性能。

因此，在机械结构设计过程中，振动模态分析和优化设计显得尤为重要。

本文将探讨机械结构振动模态分析和优化设计的方法与实践。

一、振动模态分析振动模态分析是研究结构振动特性的一种方法。

通过振动模态分析，可以获取结构的固有频率、振型形态和模态的阻尼特性等信息。

振动模态分析的目的是为了了解结构的振动特性，为优化设计提供依据。

在进行振动模态分析时，首先需要使用有限元分析（FEA）的方法建立结构的有限元模型。

然后，通过求解结构的特征值问题，可以得到结构的固有频率和模态形态。

振动模态分析的结果可以通过模态分析软件进行可视化展示，更加直观地观察结构的振动行为。

二、振动模态的影响因素振动模态的特性受到多个因素的影响。

首先，结构的几何形状和材料性质是影响振动模态的主要因素。

例如，结构的尺寸和形状会影响固有频率和振型形态。

材料的弹性模量和密度也会影响结构的固有频率。

其次，结构的边界条件和约束条件也会影响振动模态的特性。

边界条件是指结构与周围环境的约束关系，例如结构的支座条件。

约束条件是指结构内部各部件之间的连接关系。

边界条件和约束条件会影响结构的振动自由度，并且改变结构的固有频率和振型。

最后，结构的质量分布和强度分布也会对振动模态产生影响。

质量分布是指结构各部件的质量分布情况，不同的质量分布会导致结构的固有频率不同。

强度分布是指结构各部件的强度和刚度分布情况，不同的强度分布会导致结构的振动行为不同。

三、振动模态优化设计在振动模态优化设计中，目标是通过调整结构的参数，使得结构的振动模态满足设计要求。

优化设计可以分为两个层次：一是基于结构的几何参数和材料参数的优化设计；二是基于结构的边界条件和约束条件的优化设计。

在第一个层次的优化设计中，可以使用参数化建模的方法，通过改变结构的几何参数和材料参数，来调整结构的固有频率和振型。

机械振动系统的模态分析与优化设计

机械振动系统的模态分析与优化设计引言机械振动是指机械系统在作用力的激励下出现的周期性的运动。

机械振动系统的模态分析与优化设计是机械工程领域的一个重要研究方向。

本文将从模态分析的概念入手，探讨机械振动系统的模态分析方法，并提出优化设计的思路和方法。

一、模态分析的概念模态分析是一种研究机械系统振动特性的方法，通过分析机械系统的固有振动模态，可以了解系统的共振频率、振型、能量分布等重要特征。

模态分析是研究机械系统振动问题的基础，对于系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

二、模态分析的方法1. 实验方法实验方法是模态分析的一种常用手段，通过在实际机械振动系统上进行振动测试，采集振动信号，对其进行频域分析、时域分析等处理，可以获取系统的模态参数。

然而，实验方法受到环境条件的限制，测试过程中可能会受到外界干扰，因此需要进行数据处理和噪声滤波。

2. 数值方法数值方法是模态分析的另一种常用手段，可以通过建立数学模型，利用数值计算方法求解系统的固有振动频率和振型。

常用的数值方法包括有限元方法、边界元方法等。

数值方法能够快速计算出系统的模态参数，可以避免实验过程中的不确定性和误差，但需要合理假设和边界条件，并进行模型验证。

三、模态分析的优化设计思路在进行模态分析的基础上，可以通过优化设计来改善机械振动系统的性能，提高系统的稳定性和可靠性。

优化设计的思路和方法有以下几点：1. 系统结构优化在模态分析过程中，通过分析振动模态的能量分布和振型特征，可以发现系统结构存在的问题。

通过优化设计，可以改变系统的结构形式，减小振动模态的能量密度，降低系统的共振频率，提高系统的自然频率。

2. 材料优化材料的选择和使用对机械振动系统的性能有着重要影响。

通过模态分析，可以确定系统中存在应力集中的部位，然后针对这些部位进行材料的优化设计，采用更合适的材料，改善系统的抗震能力和工作寿命。

3. 控制方法优化在模态分析的基础上，可以结合控制理论，设计合适的控制方法来改善机械振动系统的性能。

大型机械结构的模态分析与优化设计

大型机械结构的模态分析与优化设计大型机械结构广泛应用于现代工程领域，其性能稳定性和可靠性直接影响工程的长期使用效果。

因此，对大型机械结构进行模态分析与优化设计，成为提高结构性能的重要手段。

本文将介绍大型机械结构的模态分析与优化设计方法，并结合实际案例进行分析与讨论。

一、模态分析方法模态分析是研究结构振动特性的重要手段，通过模态分析可以获得结构的固有频率和振型。

常用的模态分析方法包括有限元法、边界元法和解析法等。

其中，有限元法是应用最广泛的方法之一。

在大型机械结构的模态分析中，首先需要建立结构的有限元模型。

有限元模型的建立需要考虑结构的几何形状、材料性质以及边界条件等因素。

通过对结构进行网格划分，将结构划分为若干个小单元，再根据每个小单元的材料特性和几何形状进行受力分析，最终得到结构的动力特性。

模态分析得到的振型和固有频率对于大型机械结构的设计和改进具有重要意义。

通过模态分析可以发现结构的主要振型，从而合理抑制结构的共振现象，提高结构的稳定性和可靠性。

此外，模态分析还可以为结构的动力特性分析和优化设计提供参考依据。

二、优化设计方法在大型机械结构的优化设计中，通常以降低结构的振动响应为目标，通过对结构的几何形状、材料性质和边界条件等参数进行调整，使得结构的动态响应满足一定的约束条件。

优化设计方法最常用的是参数优化方法，其核心思想是通过对设计参数的调整，使得结构的频率响应函数最小或在一定范围内。

常用的参数优化方法包括梯度法、变尺度法和遗传算法等。

在大型机械结构的优化设计中，还需要考虑结构的可靠性和经济性。

可靠性是指结构在设计寿命内不发生失效的概率，经济性则是指在满足性能要求的前提下，尽量减少结构的材料和成本。

因此，综合考虑可靠性和经济性的优化设计方法成为当前的研究热点。

三、案例分析以一台大型机械振动筛为例，进行模态分析和优化设计。

首先，建立振动筛的有限元模型，考虑结构的几何形状、材料性质和边界条件等因素。

振动台试验与模态分析在机械结构中的应用

振动台试验与模态分析在机械结构中的应用引言随着科学技术的发展，人们对机械结构强度和稳定性的要求越来越高。

为了确保机械结构的可靠性和安全性，振动台试验和模态分析成为重要的研究手段。

本文将探讨振动台试验和模态分析在机械结构中的应用，以及其对机械结构设计和改进的意义。

振动台试验的概念与原理振动台试验是一种通过在振动台上施加振动载荷来模拟真实工况下的振动环境的方法。

其原理基于物体振动的自由度和振幅之间的关系，通过控制振动台的振动参数，如频率、幅值等，可以模拟出不同工况下的振动情况。

振动台试验广泛应用于机械结构的疲劳寿命试验、结构动态响应试验等方面。

振动台试验在机械结构中的应用1. 疲劳寿命试验机械结构在长时间使用过程中，由于受到振动载荷的作用，可能发生疲劳破坏。

振动台试验可以模拟实际工况下的振动载荷，并通过加速寿命试验的方法，评估机械结构的疲劳寿命。

通过对试验结果的分析和比对，可以得出结构的疲劳寿命曲线，为结构的设计提供依据。

2. 结构动态响应试验机械结构在运行过程中会产生各种振动，其中必然存在固有的结构振动频率。

通过振动台试验，可以测量结构在不同工作条件下的动态响应特性，如振动幅值、频率等。

这些数据有助于了解结构的固有振动特性，为结构的改进和优化提供参考。

模态分析的概念与原理模态分析是通过观测和分析机械结构在不同振动状态下的响应特性，确定结构的固有振动模态与频率。

其原理基于结构振动的波动传播和频率谱特性，通过将结构的动态响应数据进行数学处理和分析，可以得到结构的振动模态。

模态分析在机械结构中的应用1. 振动模态识别机械结构在运行过程中可能会出现异常振动，对结构的性能和安全带来威胁。

通过模态分析，可以识别出结构的振动模态，并通过与设计模态的比对，确定结构的运行状态。

这有助于及时发现结构的异常振动，进行相应的维修和保养。

2. 结构优化设计模态分析可以帮助设计人员了解结构的固有振动特性，并通过对振动模态的优化，使结构在特定频率下的振动响应减小或消除。

机械结构的模态分析与振动模态优化设计

机械结构的模态分析与振动模态优化设计引言：机械结构的振动问题一直是工程设计中的一个重要方面。

在实际应用中，机械结构的振动可能引发噪声、损伤甚至失效，因此进行模态分析并进行振动模态的优化设计非常必要。

本文将讨论机械结构的模态分析方法，探讨振动模态的优化设计思路。

一、模态分析的基本原理模态分析是一种通过计算和实验手段来确定机械结构固有振动特性的方法。

其基本原理是在结构受到激励时，其固有频率和振型会影响结构的运动响应。

通过模态分析，可以得到机械结构在各个固有频率下的振型和振动幅值，为后续的振动模态优化设计提供基础数据。

二、模态分析的方法模态分析可以通过理论计算和实验测试两种方法进行。

1. 理论计算方法：理论计算方法可以采用有限元法、模态实验测法、振动模态动损耗法等。

其中，有限元法是一种常用的数值计算方法，通过将结构划分为有限个单元，并将单元的力学行为描述为节点之间的关系，从而推导出结构的振动特性。

有限元法的优点是计算精度较高，适用于复杂结构；缺点是需要大量的计算资源和时间。

2. 实验测试方法：实验测试方法可以通过模态实验、激励法、频响法等来获得机械结构的振动特性。

其中，模态实验是一种常用的方法，通过在结构上施加激励，使用传感器获取结构的振动响应，并根据响应信号计算出结构的固有频率和振型。

三、振动模态优化设计的思路振动模态的优化设计是指通过调整机械结构的尺寸、材料、连接方式等参数，使结构在特定频率范围内具有理想的振动特性。

1. 结构参数设计：在进行振动模态优化设计时，可以通过调整结构的尺寸、形状等参数来影响结构的固有频率和振型。

例如，在桥梁设计中，通过在桥梁梁体上添加悬臂梁，可以改变桥梁的固有频率，从而减小振动幅值。

2. 材料选择：材料的特性也会对结构的振动特性产生影响。

选择材料时，需要考虑材料的密度、弹性模量、损耗因子等参数。

例如，在飞机设计中，为了减小飞机的振动幅值，可以选择轻质刚性材料。

3. 连接方式设计：结构的连接方式也会对振动特性产生影响。

大型Z字钢结构的动力台架试验与模态分析

大型Z字钢结构的动力台架试验与模态分析动力台架试验与模态分析是一种广泛应用于大型结构体的工程实验方法，它可以通过对结构体加以动力荷载，观测和分析结构体对该荷载的响应，从而对于结构体的振动特性和动态性能进行评估和分析。

本文将重点介绍大型Z字钢结构的动力台架试验与模态分析。

大型Z字钢结构作为一种常用的工程结构体，广泛应用于工业厂房、桥梁和塔架等领域。

为了确保大型Z字钢结构的安全性和稳定性，对其进行动力台架试验与模态分析变得非常重要。

在进行大型Z字钢结构的动力台架试验时，首先需要选取合适的试验设备和仪器，并进行系统的校准。

试验设备应具备足够的载荷能力，能够模拟实际工况的荷载条件。

同时，应选择合适的传感器和数据采集系统，以确保对结构体响应的准确测量和数据记录。

在实施动力台架试验过程中，需要注意以下几个关键点。

首先，应确保试验荷载的合理施加，包括荷载的大小、方向和施加载荷的方式。

其次，应注意试验过程中的安全防护，避免意外发生。

同时，应合理安排试验时间和频率，以保证试验的全面性和有效性。

试验完成后，需要对所获得的数据进行处理和分析。

首先，应对振动响应数据进行滤波和去噪处理，以去除干扰信号和提取有效信息。

然后，可以采用频域分析方法，如傅里叶变换或小波变换，对结构体的频率特性进行分析。

此外，还可以利用模态分析方法，通过对结构体的振动模态进行分解和分析，得出结构体的振动模态参数。

模态分析是动力台架试验的重要内容之一，可以得出结构体的固有频率、阻尼比、振型形态等参数。

这些参数能够为结构体的设计和改进提供重要参考。

通过对结构体的模态分析，可以发现结构体的固有振动模态，并进行模态相容性分析，从而评估结构体的稳定性和可靠性。

对于大型Z字钢结构的动力台架试验与模态分析，还需要考虑结构体的材料特性和几何形状。

首先，应选择适当的材料以满足结构体的力学性能要求。

其次，在进行模态分析时，应考虑结构体的几何形状对振动特性的影响，如截面大小和形状等。

振动台的结构设计与优化

振动台的结构设计与优化振动台是一种广泛应用于科研、工程实验和教学中的重要设备。

它能够通过控制振动的参数，模拟出各种不同的振动环境，以便进行研究和测试。

振动台的结构设计与优化是确保其正常运行和提高性能的关键。

下面将从材料选择、结构设计和优化三个方面来探讨振动台的相关问题。

首先，材料选择是振动台结构设计的第一步。

振动台作为一种高强度和高刚度的设备，需要选用耐磨、耐腐蚀的材料，以保证其使用寿命和稳定性。

一般情况下，常用的材料有钢材、铝合金和铸铁等。

钢材具有良好的机械性能和强度，适用于大型振动台的制作；铝合金具有轻质、耐腐蚀的特点，适用于中小型振动台的制作；铸铁具有良好的耐磨性和稳定性，适用于长期运行的振动台。

此外，振动台结构的关键部位需使用高强度钢材或合金材料，以保证其受力性能和稳定性。

其次，振动台的结构设计决定了其振动性能和使用效果。

振动台的主要结构包括底座、支撑杆、工作台面和电磁振动器等。

底座是振动台的支撑部分，需要具有足够的强度和刚度，以承受工作条件下的振动和冲击力。

支撑杆的数量和布局应根据振动台的使用要求和负载情况进行设计，以确保振动台的稳定性和平衡性。

工作台面是振动台上承载试验物品的部分，一般采用高刚度和耐磨的材料制作，以保证试验物品在振动过程中的稳定性。

电磁振动器是振动台的关键驱动装置，其选用和安装位置需根据振动台的使用要求和工作频率进行确定。

最后，振动台的结构优化是提高其性能和效能的重要手段。

振动台的结构优化可以通过有限元分析、模态分析和振动试验等方法来完成。

在进行结构优化时，需要考虑振动台的自然频率、振动模态和振动模式等因素，以确保振动台在工作过程中产生的振动能够满足使用要求和试验标准。

此外，结构优化还可以通过调整振动台的质量分布、提高关键部位的刚度和强度以及改进支撑系统的设计等方式进行。

综上所述，振动台的结构设计与优化对于其正常运行和性能提升至关重要。

通过适当的材料选择、合理的结构设计和优化，可以提高振动台的承载能力、稳定性和使用效果，从而满足科研、工程实验和教学等方面的需要。

机械振动模态分析与优化

机械振动模态分析与优化机械振动是机械系统中普遍存在的现象。

在实际工程中，机械振动不仅会给机械结构带来一定的破坏，还会产生噪音和降低系统的性能。

因此，机械振动模态分析与优化成为了工程领域中的一个重要研究课题。

一、机械振动模态分析机械振动模态分析的目的是通过对机械系统进行模态分析，得到机械结构的模态参数，如固有频率、阻尼比等。

这些模态参数对于预测机械系统的振动特性至关重要。

在机械振动模态分析中，常用的方法包括有限元分析、模态试验等。

有限元分析是一种广泛应用的分析方法，它可以将机械结构离散为有限个单元，通过求解结构的特征值和特征向量来得到结构的模态参数。

而模态试验是一种通过对机械结构进行实测，得到振动响应数据，然后通过信号处理和频谱分析等方法来得到结构的模态参数的方法。

机械振动模态分析的结果对于进一步了解机械系统的振动特性以及针对振动问题的解决方案提供了重要依据。

二、机械振动优化机械振动优化的目的是通过改善机械系统的结构和材料等设计参数，减小系统的振动响应，提高系统的稳定性和性能。

在机械振动优化中，常用的方法包括结构优化、材料优化等。

结构优化是指通过改变机械结构的形状、减小结构的刚度等手段来达到减小振动响应的目的。

而材料优化则是通过选择合适的材料，提高结构的刚度和阻尼特性，从而减小机械系统的振动响应。

机械振动优化是一个复杂而全面的过程，它需要综合考虑结构设计、材料选择、工艺技术等因素。

在实际工程中，还需要考虑到成本、制造难度、使用寿命等方面的因素，来制定合理的振动优化方案。

三、机械振动模态分析与优化的应用机械振动模态分析与优化在实际工程中有着广泛的应用。

例如，在汽车领域，通过对汽车结构进行模态分析和优化，可以提高汽车行驶的平稳性和舒适性，降低噪音和振动对驾驶员和乘客的影响。

在航空航天领域，机械振动模态分析与优化可以用于提高飞机的结构强度和稳定性，减少由于振动引起的疲劳破坏。

在电力设备领域，通过对机械设备进行模态分析和优化，可以降低振动对电力设备的破坏，提高设备的可靠性和使用寿命。

振动夹具的改进方法浅析

振动夹具的改进方法浅析在航空产品的研制与生产过程中，必须要进行质量一致性试验的鉴定，以此发现产品在结构、工艺、元器件等方面是否存在问题或缺陷，如果存在问题或缺陷，则采取措施加以改进，使产品达到合格要求。

在做振动试验的过程中，由于不了解振动夹具的基本要求，设计不合理，无法正常通过试验。

试验过程中夹具设计的不合理、安装使用方法不正确，都容易发生“欠振动”或者“过振动”的情况，有时候就算勉强负荷控制普的要求，也避免不了加重振动系统的负荷，当振动台的动态响应范围比较小的时候，这样就会更加能够看出矛盾所在。

因此，夹具在振动试验中是一个极为重要的因素，能否成功试验、能否得到可信的试验结果，夹具的设计、制造及安装使用等方面对其有着很大的影响。

标签：夹具；振动；改进方法夹具在振动试验中是一个极为重要的因素，能否成功试验、能否得到可信的试验结果，夹具的设计、制造及安装使用等方面对其有着很大的影响。

1 夹具的选材及重量（1）在做振动试验过程中，当激振频率提高时，振动系统的运动就不再像一个物体那样，同时其中一些零件的共振开始变大。

阻尼大，则共振变大值低，反之阻尼越小，共振放大值越高。

我们都知道，铝合金和镁的阻尼性比钢的阻尼性好。

另外控制固有频率的另一个因素，材料密度越小，固有频率可以越高，铝的密度和镁的密度都小于钢的密度，结合以上两点，铝合金材料和镁在制作工装夹具上，比钢材料有着明显的优越性，其可以让我们获得更高的固有频率。

（2）W=FA公式可以用来计算重量（包括动圈）的最大许用载荷，其中W 指的是总负荷（包括动圈、工装夹具还有活门的重量），F指的是振动台的推力，A指的是加速度。

但是用此公式计算出来的只是一个理论上的数值，然而高频扫频振动试验能否顺利完成，还有其他因素的作用，例如：最大载荷需要比许用载荷小，共振夹具与产品之间的重量关系等。

另外重量估算是建立在不发生夹具共振的基础上的，是一种理想情况，实际情况应当留有一定的裕度；工装夹具的重量应尽可能的大于产品的重量，对高频振动有一定的好处，推荐夹具重量为试件重量的2～4倍。

结构力学中的振动台试验与模态分析

结构力学中的振动台试验与模态分析结构力学是研究力学力和力学运动的学科，包括结构的静力学、动力学和振动学等。

振动台试验与模态分析是结构力学领域中常用的实验技术和分析方法，用于研究结构的振动特性和动态响应。

本文将介绍振动台试验与模态分析的原理、应用以及在结构力学中的重要性。

1. 振动台试验的原理与应用振动台试验是一种可以模拟真实工况下结构的振动响应的实验方法。

它通过将结构模型固定在振动台上，并通过施加外界激励来引起结构的振动，从而研究结构的振动特性。

振动台试验可以模拟不同的加载条件和激励频率，对结构进行全面的动态性能测试，例如确定结构的自然频率、振型、耗能性能等。

在工程实践中，振动台试验广泛应用于航空航天、建筑结构、桥梁工程、地铁隧道等领域，以评估结构的振动稳定性、动态响应和可靠性。

2. 模态分析的原理与应用模态分析是一种用于研究结构在特定频率下的振动特性和响应的分析方法。

它通过计算结构的固有频率、振型和阻尼等参数，来揭示结构的振动特性和动态响应规律。

模态分析可以通过实验测试或数值计算的方法进行。

在实验测试中，常用的方法有激励-响应法、频响函数法和多点激励法等。

在数值计算中，常用的方法有有限元法、边界元法和模态超级元法等。

模态分析在结构力学中具有广泛的应用，可以用于结构的设计、优化和健康监测等方面，例如在建筑结构设计中，通过模态分析可以优化结构的动态性能，提高结构的抗震能力。

3. 振动台试验与模态分析的重要性振动台试验与模态分析是结构力学领域中不可或缺的研究方法和技术工具，对于理解结构的振动特性和动态响应具有重要意义。

首先，振动台试验可以通过实验手段获取结构的动态特性，提供准确的实验数据来验证理论分析和数值模拟的结果。

其次，模态分析可以通过计算和分析结构的振动模态和固有频率，揭示结构的振动机理和动力特性，为进一步的结构优化和安全评估提供依据。

此外，振动台试验与模态分析还可以用于研究结构的损伤检测和健康监测，提供结构安全评估和维护的基础。

针对大型振动试验辅助支撑系统的结构设计与技术改进

针对大型振动试验辅助支撑系统的结构设计与技术改进冯伟;陈立伟;杨博;张冰【摘要】The structure of the auxiliary support system was improved by adding the air spring and the guide shaft. Aiming at the eccentric problem, several pumps were adopted on the air springs in different positions to increase the ability of anti-overturning moment. An auxiliary support system with high load-bearing ability (above 14 t) and high anti overturning moment ability was established which can be applied on rail transportation test.%对振动台辅助支撑系统进行了结构改进，增加了空气弹簧和导向轴。

并且针对偏心问题，采用多个气源对不同位置分布的空气弹簧施加不同的气压进一步增强振动台的抗倾覆能力。

建立了一套可以应用于轨道交通等大型设备的具有较大承载能力（＞14 t），较大抗倾覆能力的振动台辅助支撑系统。

【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2016(034)003【总页数】3页(P56-58)【关键词】辅助支撑;承载能力;偏心;抗倾覆【作者】冯伟;陈立伟;杨博;张冰【作者单位】北京强度环境研究所，北京 100076; 天津航天瑞莱科技有限公司，天津 300462;北京强度环境研究所，北京 100076;天津航天瑞莱科技有限公司，天津 300462;天津航天瑞莱科技有限公司，天津 300462【正文语种】中文【中图分类】TB534+.2振动试验是力学环境试验的重要组成部分,对考核产品的耐久性及环境适应性等起着重要的作用[1-4]。

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第31卷第5期苏州大学学报（工科版）Vol.31No．5 2011年10月JOURNAL OF SOOCHOW UNIVERSITY（ENGINEERING SCIENCE EDITION）Oct．2011文章编号：1673－047X（2011）－05－0056－04
大型振动台夹具的模态分析及结构改进
孙晓洁1，陈俊2，王安柱1，朱忠奎1
（1．苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215021；2．东菱振动试验仪器有限公司，江苏苏州215011）
摘要：振动台夹具是振动台上用以固定被试件的关键结构件，首先应满足被试件的安装要求，其次为了能在试验频率范围内对被试件开展振动试验，其结构模态应有尽量高的固有频率，并避免与试件发生共振耦合。

在设计夹具的基础上，分析其前十阶的固有模态，并根据其固有频率的高低改进了结构，使得模态符合试验要求。

关键词：振动台；夹具；模态；固有频率
中图分类号：TH16；U467文献标识码：A
0引言
对于大型振动台夹具，首先要确定出对夹具的固有频率和振型的要求，夹具设计完成后应对固有频率进行校验，根据验算结果对夹具进行改进设计并最终使夹具满足设计要求［1］。

在振动环境中，夹具的第一阶固有频率应高于最高试验频率，还应避免发生夹具与产品的共振耦合［2］。

本文据此进行了大型振动台夹具的结构改进。

据上所述，设计夹具时需计算结构的固有频率。

对于大型复杂夹具，理论计算过于繁琐，直接对样品进行振动试验验证增大了设计成本。

现在，工程上广泛应用有限元分析软件对构件进行动力学分析，这是精确、实用的技术分析方法之一。

本文采用ANSYS有限元软件对振动台夹具进行模态分析以解得振动台夹具的固有频率，分析其合理性并进行结构改进。

1大型振动台夹具的模态分析
1．1振动台夹具
振动台夹具的作用主要包括：①按照试验要求，可靠地装夹试件；②实现在振动台面上的安装；③将振动台的运动和能量不失真地传递到试件上，避免出现共振和隔振现象。

在设计振动夹具时应选用刚度大、阻尼大的材料；还应在要求的重量范围内尽量减轻结构质量以降低轴向共振频率；并且使夹具的重心、试件的重心、激振力的中心这三个点在一条直线上，以避免引起振动台面的不平衡。

最终使结构的基频达到设计要求［3－4］。

1．2初始结构的模态分析
根据振动台夹具的设计要求确定设计结构后，利用ANSYS软件进行模态分析，计算出结构的固有频率和相应振型。

收稿日期：2011－03－14
作者简介：孙晓洁（1989－），女，硕士研究生，主要研究方向为车辆工程。

第5期孙晓洁，陈俊，王安柱，等：大型振动台夹具的模态分析及结构改进57
该振动台结构夹具初始设计的模型见图1，材料选用Q235钢，弹性模量E=212GPa，泊松比μ=0．3，密度ρ=7．86ˑ10kg/m3。

图1初始设计结构模型图
利用ANSYS对夹具模型划分网格，网格单元采用四面体十节点单元，输出节点数为29378，单元数为13931，施加约束为底座固定，进行0 500Hz的模态分析，提取夹具前十阶的固有频率为45．775、65．725、85．876、121．41、178．48、178．93、238．18、271．51、278．30、312．43（单位Hz）。

第一阶的变形图、应力图、应变图如图2所示。

图2振动台夹具第一阶的变形图、应力图、应变图
振动方向为前后方向，与实验时加载的唯一方向无关。

第一阶固有频率仅为45．775Hz，频率低，不满足工作要求，需要提高结构的第一阶固有频率。

58苏州大学学报（工科版）第31卷2夹具结构改进设计
2．1结构改进
初始设计夹具的一阶固有频率低，根据夹具的基频需达到试件基频的3倍的要求，需要提高结构的固有频率。

根据以往工作者的经验，可以通过改变筋板和筋条来提高结构的固有频率，改进结构如图3所示。

图3加筋板的结构图
利用ANSYS对改进后夹具进行同样条件下的模态分析，求得前十阶的固有频率为52．936、76．392、110．34、139．82、171．28、210．79、240．75、275．54、296．44、331．05（单位Hz）。

第一阶的变形图、应力图、应变图如图4所示。

图4改进后的振动台夹具第一阶变形图、应力图、应变图
从振型图中可以看出，改进后的夹具变形方向基本一致，变形程度也接近。

通过筋板和筋条的改进设计，结构的低阶固有频率略有提高，第一阶频率为52．936Hz，效果不大，仍需进行结构上的改进以提高结构的基频。

第5期孙晓洁，陈俊，王安柱，等：大型振动台夹具的模态分析及结构改进59
2．2减轻质量
根据夹具质量对共振频率的影响，要提高结构的固有频率，可以减轻结构的质量［5］。

从生产工艺方面考虑，该振动台夹具采用焊接技术，制造方便，成本低。

初始设计中上框架结构都是实心的，在实际工作中空心的结构就能满足工作要求。

因此可将上框架结构设计成空心的结构。

目前的焊接技术已经达到很高的水平，焊接均匀且很牢固。

夹具结构如图5所示。

图5空心夹具结构图
相同条件下，减轻质量后的结构的前十阶频率为73．43、109．54、189．31、195．37、237．65、238．78、310．16、342．19、370．57、376．41（单位Hz），相应振型的变形方向和变形程度与上述两种设计相似。

结构的低阶频率得到很大提高。

在实际运用过程中为了进一步降低谐振现象，可往钢管内填充泡沫等材料以增加阻尼。

3结束语
根据振动试验的要求设计了振动台夹具，并进行了模态分析；根据模态分析的结果通过增加筋板和减轻质量改进了设计，继续进行模态分析，改善了结构的动态性能。

参考文献
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The Modal Analysis and Structure-Improving of Vibration Test Fixture
Sun Xiaojie1，Chen Jun2，Wang Anzhu1，Zhu Zhongkui1
（1．School of Urban Rail Transportation，Soochow University，Suzhou215021；2．Suzhou Dongling Vibration Test Instrument Co．，LTD，Suzhou215011）
Abstract：Vibration fixture is used to fix the specimens on vibration bench．The vibration fixture should meet the in-stallation requirements of specimen；moreover，its natural frequency should be as high as possible and its structure should avoid resonance coupling with the specimens in order to conduct vibration test on specimens within the test frequency range．In this paper，based on the structure design of the fixture，the top ten bands of natural mode are analyzed，and according to the level of the natural frequency，the natural frequency of the bench is improved by opti-mizing the structural，so as to meet the test requirements for the bench．
Key Words：vibration；fixture；modal analysis；natural frequency。