實驗分析的案例
實驗模態分析及其應用
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雙盤懸臂轉子軸承系統碰摩故障數值仿真與實驗分析
雙盤懸臂轉子軸承系統碰摩故障數值仿真與實驗分析<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-13 17:51:39被hawk評為5星級，為發貼者加分100。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
雙盤懸臂轉子軸承系統碰摩故障數值仿真與實驗分析.pdf
『下載』實驗模態分析及其應用
李德葆 陸秋海著
科學出版社
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Moldex3D模流分析之應用Moldex3D實驗設計法分析 降低隱形眼鏡殼模翹曲變形
臺科大學生利用實驗室原有之隱形眼鏡模具，導入Moldex3D模流軟件，藉由專家分析模塊的實驗設計法(DOE)，判別最佳成型參數，以此進行設計變更，成功改善產品翹曲變形問題。
圖一 隱形眼鏡殼模之基弧與前弧
挑戰
尺寸收縮變形與翹曲
解決方案
利用Moldex3D 專家分析模塊找出最佳成型參數，改善產品收縮變形。
效益
減少試模時間與風險，降低人力成本
改善產品翹曲變形達28%
案例研究
本案例的產品為隱形眼鏡殼模，因產品需要經過二次加工，尺寸精度尤為重要。為了要提升產品精度，首先，臺科大團隊透過Moldex3D專家分析模塊進行DOE實驗設計法分析，找出最佳成型參數組別，將質量因子設定為『最終總變形量』，再選擇四個與收縮有關的控制因子，分別為：模具溫度、熔膠溫度、保壓壓力和冷卻時間(圖二)。透過軟件分析各因子對隱形眼鏡殼模變形的影響，得到最佳參數組別，并可得知得知B因子- 塑料溫度為重要影響參數 (圖三)。
圖二 使用Moldex3D DOE模塊仿真分析之設定
圖三 因子響應圖
除了利用Moldex3D進行DOE實驗設計法分析取得最佳參數組合，臺科大團隊還利用Moldex3D的充填分析檢視原始設計的問題點，并成功驗證軟件的準確度。從圖四對照圖可以發現，Moldex3D模擬原始設計在不同充填階段的充填情形，經比較后發現與實際射出結果高度相符。
圖四 短射問題之模擬和實際射出對照表
透過Moldex3D充填分析可以了解，原始設計(圖五)存在流動不平衡的問題。當充填至80%時，基弧已充填完成，但體積較大的前弧卻充填不到一半。為改善流動平衡，臺科大團隊進行設計變更，將前弧處的澆口加大(圖六)，并再次利用Moldex3D模擬變更后的設計，發現流動平衡已經獲得改善。 (如圖七所示)。
展開 地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實驗研究
圖6 地磁場環境下應力-磁通量關系
4 結論
通過對地磁場作用下輸油氣管道進行磁力學仿真分析與實驗研究，主要得出以下結論：
1）通過COMSOL有限元仿真軟件建立了X80管道模型，用Mises應力表征輸油氣管道不同內壓荷載作用下的應力值。設置地磁場強度為50μT的背景磁場，對輸油氣管道模型施加不同的內壓荷載。通過軟件計算分析，得出輸油氣管道壁上磁通量信號的分布情況。模擬實驗結果表明，在地磁場環境下，輸油氣管道的復雜應力在增大的過程中，其對應的磁通量信號也在增強，兩者呈線性相關。
2）通過對地磁場環境下輸油氣管道應力-磁通量耦合實驗進行分析，對輸油氣管道施加不同的內壓荷載，得出管道壁上磁通量信號隨復雜應力的變化情況，對實驗數據進行分析處理。結果表明，輸油氣管道磁通量信號隨復雜應力的增大而增強，呈一一對應的線性關系，實驗驗證了理論模型和模擬仿真結果的可靠性。
文章來源：石油工業技術監督. 2023,39(08)
展開 實驗模態分析的理論基礎（模態參數估計）
作者介紹 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗和四年NVH經驗。微信 leslie_wj
1 實驗模態分析的四個假設：
01 線性假設：結構動力特性是線性的。
02 時不變假設：結構的動力特性不隨時間改變。
03 互異性假設：輸入和輸出互換，結果相同。
04 可測量假設：需要的數據都是可以測量的。
筆者認為，有沒有這四種假設，模態實驗交代下來了，還是得做。
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2 實驗模態分析的模態參數估計方法。
01 參數擬合可分為時域法和頻域法。時域法適合小阻尼系統，頻域法可用于大阻尼系統。測試數據質量不高，可以嘗試時域法。
02 參數擬合可分為多自由度法和單自由度法。單自由度法在關心頻帶內只識別出一階模態。
03 參數擬合可分為整體法和局部法兩類。整體法用所有的測試數據擬合出極點，局部法用每一個測試數據單獨擬合出極點。
3 模態指示工具
在實際的模態實驗中，搭建測試系統和采集測試數據，固然是非常重要的兩步，但這兩個步驟，可以不涉及理論，也能做好要做的。實驗模態分析的第三步，識別系統的極點，要掌握好這一步就沒那么簡單了。在這一步中，一般軟件都會提供模態指示工具，筆者將這些指示工具分為兩類：
01模態指示函數：MMIF; NMIF; CMIF; PMIF；每個函數都有不同的計算方法，一般一組數據會算出一個指示函數，而不是每一個數據。
02穩態圖：極其常見和重要的指示工具。該工具的基本原理是，不斷的增加擬合多項式的階數，對比當前階擬合和前一階擬合的差別，根據軟件或者分析者設置的差別等級進行評級，分為模態參數穩定，模態頻率穩定，模態向量穩定，模態頻率和模態阻尼穩定四個級別。
展開 振動基礎知識：實驗模態分析的基本流程
本文主要講解實驗模態分析及其基本流程。在此之前，我們首先要明確模態分析類型主要有哪些。
模態分析類型
模態分析方法主要可以分為兩類，分別是實驗模態分析 (ExperimentalModal Analysis,EMA) 和工作模態分析 (OperationalModal Analysis,OMA)。
實驗模態分析EMA，被稱之為傳統模態分析，是一種主動地測量方式，主要是通過激勵裝置激勵結構，同時測量結構響應的一種測試分析方法。激勵裝置主要有力錘和激振器。
工作模態分析OMA，也稱為只有輸出的模態分析，是一種被動地測量方式，主要應用于大型結構的模態分析，如土木橋梁行業、大型風力發電設備等。其特征是僅測量結構的輸出響應，不需要輸入。
實驗模態分析流程
在了解模態分析種類的基礎上，我們現在主要來探討實驗模態分析的基本流程。實驗模態分析可以分為四步：建立測試系統、數據采集、模態參數估計和結果驗證。以下，展開詳細說明。
1
建立測試系統
所謂建立測試系統就是確定實驗對象，選擇激振方式，選擇力傳感器和響應傳感器，并對整個測試系統進行校準。這一步主要分為以下幾個方面：
確定邊界條件：約束邊界還是自由邊界。
展開 鋼材扭曲實驗和有限元分析結果的比較
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基于SimSolid的無網格實驗工裝模態分析
由于本工裝用于掃頻振動實驗，頻率范圍要求0~100Hz，因此，該工裝有共振的風險，需要進行優化，即在一階擺動較大的部位增加一條焊柱，優化結構如圖5所示：
圖5 實驗工裝優化結構
根據優化后的數據，快速提交SimSolid進行分析，其分析結果如圖6所示：
圖6 優化后的實驗工裝模態結果
由圖6可知，一階模態為121.09Hz，振型為YZ平面內擺動；二階模態為182.21Hz，振型為XZ平面內擺動。優化后的結果滿足目標。
以上分析，從數據導入，到出分析結果共計用時5min，優化同樣只需要5min，可想而知，無網格的效率在此項目、此分析項上顯得是多么神速。
為了驗證SimSolid分析的精度，我采用了另一款無網格軟件MeshFree進行驗證，對比驗證的數據為沒有進行優化的實驗工裝數據，其分析結果如圖7所示：
圖7 基于MeshFree的實驗工裝模態分析
由圖7可知，一階模態為101.78Hz，振型為XZ平面內擺動。MeshFree總共分析用時12分鐘。
由此可見，SimSolid的精度完全可以保證。
展開 應變測量基礎 | 什么是實驗應力分析
什么是實驗應力分析?
實驗應力分析（Experimental Stress Analysis, ESA）是對材料的機械應力狀態進行分析的一種方法，一般采用應變片進行測量和分析。通過如下介紹，您可以了解現有應力類別，它們的來源和狀態，以及如何通過測量的應變來確定應力。
機械應力測定
應力定義為材料在外力作用下的物理響應（變形）。它通常是由施加的力（機械應力）導致材料變形的結果，但也經常受到材料或更大系統內的力影響。
應力細分如下:
類型：正應力和剪切應力
來源：拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、殘余應力和熱應力
狀態：單軸、雙軸、三軸或立體空間
根據來源定義應力
彎曲應力、扭轉應力以及拉向應力（正）和壓向應力（負）等都是以其來源命名的，其它來源還包括：
殘余應力
——
殘余應力 (或固有應力) 由力內部效應產生的。例如，熱處理件在淬火過程中體積的不均勻變化，金屬鑄造或塑料制品注塑的不均勻冷卻，以及焊接或鍛造件的機械加工等。簡單地來說，這些都是由于其自身內部重量不均造成的。
熱應力
——熱應力
是發生在系統中的一種殘余應力，其大部分是由于不同熱膨脹的部件連接在一起，防止了材料自由熱膨脹導致的，也可能是不均勻加熱的結果。
殘余應力和熱應力對材料的影響與加載應力相似，其降低了材料的承載能力。因此，只有對殘余應力進行定量和定性分析，才能充分確定結構件操作是否安全的問題。在殘余應力分析時，只有將這些應力“釋放”，才能測定這些應力，并測量材料在非應力狀態下的彈性松弛程度。
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汽車撞擊實驗概率分析
NESSUS? Case Study: Probabilistic Crashworthiness Analysis
Nessus 軟件實例分析 汽車撞擊實驗概率分析
發包商：克萊斯勒汽車有限公司
接包商：SwRI西南研究院
項目目的：通過輸入模型的變量參數來對汽車撞擊的進行數學仿真。
項目背景：通過與設計指南對比分析汽車可靠度, 并依照NHTSA的標準要求確保撞擊時的安全。在真實情況下的一些參數比如：材料特性，壓力及載荷等等是隨機的。 實際運算中另外一些參數比如焊接質量、材料特性和是否安裝了有缺陷的零件, 都按照變量輸入。
計算車輛撞擊時的安全特征將直接影響到車輛的質量。目前頻繁出現在各種媒體上的汽車消費者偏好都對質量控制措施造成影響，進而對廠商的收益產生影響。另一方面車輛撞擊的安全特征通過少數幾次或者僅一次撞擊實驗來得出，試驗的廠商無法承擔昂貴的試驗成本以及得到的少量試驗結果。因此，通過模型預計車輛安全可靠度能夠節約試驗成本計算可靠度，設計師就可以在成本和撞擊安全中進行權衡。
項目結果： LS-DYNA顯式有限元分析軟件有限元模型和50％混合III型男性假人MADYMO模型與NESSUS軟件結合共同搭建碰撞模型。用于計算汽車前沿受沖擊載荷后隨時間變化的結構響應。
綜合模型能夠自動、靈活的進行不確定性分析，可以對任意LS-DYNA和MADYMO輸入變量的不確定性進行分析仿真。并且可以方便的選擇相關的模型響應，以確定更大范圍的驗收標準值。在NESSUS中，系統可靠性用概率故障樹進行分析計算。本案例的碰撞模型概率故障樹如下：
概率重新設計把可靠度從原來的23% 增加到 86%，NCAP也由原來的4星提高到5星。人員受傷以及車廂損傷的可靠度提高主要可以通過特定的生產公差的調整以及控制供應商材料的質量來實現。
展開 高等土木工程結構（ABAQUS模擬實驗_實驗室模型實驗）案例分析與講解pdf（高清版） ￥1
高等土木工程結構（ABAQUS模擬實驗_實驗室模型實驗）案例分析與講解pdf（高清版）
【數值與實驗分析】某型潛艇螺旋槳尾流特性
圖2 在刀片上及周圍的網格
03 結果分析
（1）性能特點
對螺旋槳敞水的性能特性進行了實驗和數值分析。實驗在INSEAN拖水池N.1（即長470m，寬13.5m，深6.5m），使用Cussons R46螺旋槳專用試驗臺，最大推力700N，最大扭矩40Nm，最大轉速2500rpm，平均葉片雷諾數(參考70%半徑處的截面)約為230000。采用兩種不同網格密度的LES進行CFD分析，分別為2.5Mcell和4Mcell單元，推進比為J=0.74和J=0.85。如圖3，數值模擬很好地體現了推進比兩值處的螺旋槳推力和扭矩系數。
圖3 螺旋槳性能特征
（2）尾流演化
考慮了x=0.17R、x=0.58R和x=R三種情況下螺旋槳尾流的平均速度和脈動速度沿著三個截面的分布，對螺旋槳尾流的演化進行了分析。通過分析前進比J=0.65、J=0.74和J=0.85時的速度場，研究了螺旋槳載荷條件對尾流特性的影響。
展開 振動結構模態分析：理論、實驗與應用
本書是在總結近30年來國內外有關結構振動模態分析成果基礎上編寫的，既包括20世紀七八十年代形成的主要經典方法，又納入了20世紀90年代的最新成果。全書共分6章，即模態分析理論基礎、時間歷程的測量、動態測試后處理、模態參數識別的時域方法、模態參識別的時域方法、模態分析在工程中的應用。每章后附有一定數量的思考題，書末附有兩個模態分析實驗指導書。
本書可作為高等工科院校力學、機械、土木、水工、海船、汽車、核能等專業高年級本科生、研究生教材，也可供從事相關專業教學、研究與設計工作的大學教師、科研工作者和工程技術人員參考。
振動結構模態分析：理論、實驗與應用.part2.rar
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