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2000 年第 14 卷第 1 期华北工学院测试技术学报 V o l. 14 N o. 1 2000
(总第 31 期) JOURNAL OF TEST AND M EASUREMENT TECHNOLOGY OF NC IT (Sum N o. 31)
文章编号: 1008 63742(20002 ) 01 0053 04
发动机机体结构振动模态分析
Ξ黄晋英, 潘宏侠, 李霆
(华北工学院机械电子工程系, 山西太原 030051)
摘要目的建立某发动机的有限元模型, 并进行模态分析, 为研究机体的优化和动力
匹配作准备工作. 方法用 A nsys5. 4 有限元分析软件, 对一 12 缸 V 型发动机进行自由模
态分析, 其中采用 10 节点 4 面体单元构造出较详细的机体离散模型. 结果求解了机体的
自由模态参数, 与试验模态分析所得到的模态参数相对照. 结论表明有限元方法对复杂
结构的动力分析是一种有效方法, 为进一步研究机体的优化、动力匹配和响应奠定了基础.
关键词机体; 有限元法; 模态分析
中图分类号 T K423 文献标识码: A
随着对环境要求的不断提高, 发动机的振动和噪声问题越来越引起人们的注意, 而机
体是发动机的主体结构, 在工作时与发动机诸多零部件相连接, 承受着极为复杂的载荷,
其动态特性对发动机的整体性能影响尤为重要, 对机体作模态分析有助于识别机体的动态
特性. 模态分析技术是现代机械产品结构动态设计、分析的基础, 是近几年来迅速发展起
来的分析结构系统动态特性的强有力的工具. 目前, 国内、外对实物进行模态分析多采用
试验研究和有限元数值计算相结合的方法[1 ] , 常用实验模态分析的结果修正有限元模型,
由此可得到含有结构参数的、精确的有限元模型. 本文以 A n sys5. 4 为支撑软件, 对某发
动机机体进行了有限元模态分析, 所得结果与实验值相吻合, 证明所建模型正确, 为下一
步对机体进行优化设计和分析机体与发动机其他零部件的匹配关系奠定了基础.
1 计算模型的建立CAMEO凯模CAE案例库
1 1 计算软件的选择
本课题要研究的主要问题是发动机这样的复杂结构的动态特性以及它与其上零部件的
动力匹配特性, 因此要求所选计算软件能够处理一些特殊的结合面问题, 并且计算功能强
大, A n sys 与 Ideas, SA P 等相比, 在计算功能上较强, 含有一些特殊的单元, 而且在同等
规模下, 计算精度要高于其他软件, 因此计算中选择 A n sys.
1 2 结构的简化
本文所分析的机体为一 V 型发动机, 共有 12 个缸, 是一个经铸造、机加得到的复杂
收稿日期: 1999 11 15
基金项目: 山西省自然科学基金资助项目
作者简介: 黄晋英(1971- ) , 女, 助教, 硕士生. 从事专业: 机械电子.
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结构, 该结构上分布有各种加强筋、凸台、轴承孔、水道、油道孔及各种纵横隔板等. 在建
立机体有限元模型时, 不可能使模型的质量矩阵和刚度完全与实际一致, 依据等效原理,
须对结构