共振分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
共振分析的視頻教程
Ansys-電機-機座與端蓋-結構CAE分析
應用 Ansys Workbench 進行電機機座和端蓋的結構 CAE/FEA 分析 。包含壓定子簡易分析，壓定子非線性分析，定子冷壓分析，機座熱套分析，電磁噪聲與定子模態，模態與共振分析，端蓋剛度分析，端蓋與軸承蓋疲勞強度，軸承室熱變形分析，機加工變形分析等
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Solidworks Simulation 電機結構CAE仿真-機座與端蓋
應用Solidworks Simulation 進行機座與端蓋的結構分析，源文件版本為2020版。主要講了機座與端蓋常見的各種分析，基礎理論，仿真與測試結果比較，故障診斷，電磁噪聲與共振等案例分析。仿真結果經過大量的試驗驗證，特別是對故障電機的研究。盡量精簡，每個視頻控制在半小時左右。
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共振分析的實例教程
當物體所受激勵的頻率與該物體的固有頻率相同或接近時，物體振幅會顯著增大，這種現象叫做“共振”。秋千越蕩越高便是因為外力驅動頻率與秋千振動的固有頻率接近產生了共振。
產生共振的重要條件之一是物質要有彈性，而宇宙中大到行星小到原子，大多數物質都是有彈性的。共振現象可以說是宇宙間最普遍和最頻繁的自然現象之一，我們領略世界的絢麗多彩，享受音樂的美妙動人，欣賞大自然的如詩如畫與蟲鳴鳥語……這些都得益于共振的“魔法”。共振，猶如一位看不見的藝術家，用無形的力量，將世界裝點得多姿多彩。
共振的應用
共振在生活中的應用非常普遍。早在幾千年前，我們的先輩就利用共振的原理制作出共鳴器來監測敵情：將幾十個陶罐蒙上皮革，每隔一段距離就埋下幾個，敵人來犯時，耳力敏銳的人就能聽到共鳴器發出的聲音示警。在當代生活中，電視機、網絡工作中的信號產生、接收、放大、處理都離不開共振；醫療方面利用“核磁共振”技術診斷病情；微波爐加熱食物則是通過發射出的微波與食物中的水分子發生共振，將電磁能轉化為熱能……
共振的危害
對于工程結構而言，共振大多都是有害的，如共振會導致大橋坍塌、建筑物裂紋等。眾所周知的一個很有名的例子：1906年一隊士兵邁著整齊地步伐通過一座大橋時，士兵踏步的頻率引起橋體共振而導致坍塌事故。所以在系統的設計、制造、安裝中，為使系統能夠安全、正常地運轉，就需要了解系統的共振特性以優化結構設計，避免發生共振。
模態分析案例
了解系統的共振特性，需要用到模態分析。共振時，結構振動的形態被稱為模態。模態分析是對結構的固有振動特性分析，得到結構的模態參數，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結果可作為瞬態分析、諧響應分析和譜分析等其他動力分析的基礎。
CAE仿真軟件可以通過科學計算對結構進行模態分析。
展開 當物體所受激勵的頻率與該物體的固有頻率相同或接近時，物體振幅會顯著增大，這種現象叫做“共振”。秋千越蕩越高便是因為外力驅動頻率與秋千振動的固有頻率接近產生了共振。
產生共振的重要條件之一是物質要有彈性，而宇宙中大到行星小到原子，大多數物質都是有彈性的。共振現象可以說是宇宙間最普遍和最頻繁的自然現象之一，我們領略世界的絢麗多彩，享受音樂的美妙動人，欣賞大自然的如詩如畫與蟲鳴鳥語……這些都得益于共振的“魔法”。共振，猶如一位看不見的藝術家，用無形的力量，將世界裝點得多姿多彩。
共振的應用
共振在生活中的應用非常普遍。早在幾千年前，我們的先輩就利用共振的原理制作出共鳴器來監測敵情：將幾十個陶罐蒙上皮革，每隔一段距離就埋下幾個，敵人來犯時，耳力敏銳的人就能聽到共鳴器發出的聲音示警。在當代生活中，電視機、網絡工作中的信號產生、接收、放大、處理都離不開共振；醫療方面利用“核磁共振”技術診斷病情；微波爐加熱食物則是通過發射出的微波與食物中的水分子發生共振，將電磁能轉化為熱能……
共振的危害
對于工程結構而言，共振大多都是有害的，如共振會導致大橋坍塌、建筑物裂紋等。眾所周知的一個很有名的例子：1906年一隊士兵邁著整齊地步伐通過一座大橋時，士兵踏步的頻率引起橋體共振而導致坍塌事故。所以在系統的設計、制造、安裝中，為使系統能夠安全、正常地運轉，就需要了解系統的共振特性以優化結構設計，避免發生共振。
了解系統的共振特性，需要用到模態分析。共振時，結構振動的形態被稱為模態。模態分析是對結構的固有振動特性分析，得到結構的模態參數，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結果可作為瞬態分析、諧響應分析和譜分析等其他動力分析的基礎。
CAE仿真軟件可以通過科學計算對結構進行模態分析。
展開 ansys瞬態分析模擬共振
轉子和定子上有許多硅鋼片，硅鋼片既不能直接簡化成實心金屬，又不能忽略其剛度影響；機座是一個裝配體，端蓋與機座是螺栓連接，顯然只通過簡單的螺栓連接其剛度是嚴重不足的；軸承更是一個關節環節，因為整個轉子質量都通過軸承落在機座上，軸承不能做成強度分析那樣的實體結構并通過接觸來傳遞載荷，因為模態分析是線性問題；地腳的固定方式更是讓人摸不著頭腦，因為一旦整機豎向振動，向上的剛度和向下的剛度是不一樣的。
落實了上述幾個關鍵問題后，且其余結構處理合理，我們基本可以進行整機的模態分析了。
通過模態分析結果，我們可以得出一系列模態對應的振動頻率和振型，然后根據電機出問題時的轉速和電流激振頻率，找出哪一階模態是引起共振的模態，找出變形較大的區域，也就是找到了“病根”，此時你可能會發現不止一處結構需要改進，因為剛度問題往往不是一個結構的問題，說白了就是一群弱者組成的群體仍然是一個弱勢群體的問題，你需要一個個改進。
結構的改進必須是有依據的，是由振頻率對應的振型來決定的，每一臺電機的改進方式都是不一樣的，否則就是徒勞，這個電機改進的部位有：
殼體修改：
① 添加環筋；
② 添加斜支撐；
③ 縱向方鋼更換為8條縱筋；
④ 移動軸承跨距；
⑤ 增加端蓋厚度
⑥ 增加底部墊板厚度
轉子修改：
① 修改輻板寬度；
② 延長輻板；
③ 增加轉子光軸部分直徑；
④ 移動軸承臺階；
軸承修改：
① 修改軸承型號及類型
經過一系列修改后，整機低階共振頻率提高了25%以上，共振點已經遠離工作轉速，不會再產生共振問題。
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展開 研究背景：
從聲學超材料出現到薄膜型和薄板型聲學超材料局域共振隔聲機理的廣泛研究，其負等效質量和負等效密度特性打破了傳統吸隔聲材料質量定律的限制，為低頻吸隔聲提供了新途徑。由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關。對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
研究內容：
由吸聲系數理論模型可知，薄膜型結構的吸聲性能與振型模態、相對聲阻抗率有關，對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，探討振型模態與吸聲系數曲線的對應關系。
圖1.薄膜型結構
圖2.無中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
圖3. 含中心質量塊薄膜型結構的固有模態分析
數值模擬：
分別對有無附加質量塊的薄膜型結構進行預應力模態分析，預應力模態仿真選取的聚酰亞胺薄膜彈性模量為 2.35GPa，泊松比為 0.38，選取的結構鋼質量塊彈性模量為 200GPa，泊松比為 0.30。進行COMSOL 預應力模態仿真時，圓形薄膜結構采用膜單元(Membrane)，薄膜中心質量塊結構進行添加質量處理，除邊界條件的設置外，還需在薄膜表面施加初始面應力 200N/m。仿真分析的步驟如下所示。
（1）建立幾何模型
圖4.幾何模型的構建
（2）設置物理場
圖5.物理場的設置
（3）模態分析
無附加質量塊張緊圓膜結構和附加圓形質量塊薄膜型結構的前6階固有頻率和模態振型仿真結果如圖。可以看出在comsol中利用膜單元對薄膜型結構的固有模態分析結果與原文中對應的十分準確。
圖6. 復現無中心質量塊薄膜型結構的固有模態
圖7.
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共振分析的最新內容
多級散射是量化分析共振模式的一個常用手段，通過計算不同偶極子散射的能量可以很好地研究微納結構的輻射特性，例如Anapole由于ED和TD模式干涉相消表現為非輻射模式，TD環偶極子通常表現出高Q特性等等。
電機NVH問題測試與分析方法
使用BK Connect軟件進行FFT、CPB、Overall和階次分析；固有頻率特性測試與共振分析、升降速分析（掃頻分析）、聲源識別。
HBK電驅動測試方案
使用HBK eDrive系統進行動態功率和瞬態扭矩、效率Map圖、轉矩波動、諧波分析、電機性能測試、電機下線檢測等。
在進行定量核磁共振分析前，需首先識別聚合物重復單元中各特征基團所產生的化學位移，并選取一個不受重疊干擾、且能代表特定結構單元含量的特征信號峰作為定量內標。
圖1a 定量核磁的原理
圖1b 定量核磁的原理
定量核磁靈敏度高，易操作
定量核磁靈敏度高，無需專門儀器，操作也相對簡單。
在進行定量核磁共振分析前，需首先識別聚合物重復單元中各特征基團所產生的化學位移，并選取一個不受重疊干擾、且能代表特定結構單元含量的特征信號峰作為定量內標。
圖1a 定量核磁的原理
圖1b 定量核磁的原理
定量核磁靈敏度高，易操作
定量核磁靈敏度高，無需專門儀器，操作也相對簡單。
常用分析方法
成分分析：
傅里葉紅外光譜儀（FTIR）
顯微共焦拉曼光譜儀(Raman)
掃描電鏡及能譜分析(SEM/EDS)
X射線熒光光譜分析(XRF)
氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)
裂解氣相色譜-質譜聯用(PGC-MS)
核磁共振分析(NMR)
X射線光電子能譜分析(XPS)
X射線衍射儀(XRD)
熱分析：
差示掃描量熱法
科技有限公司在結構動力學測試分析領域的解決方案概述，介紹內容分為如下部分：
漢航(北京)科技有限公司簡介
漢航高精度Hunter系列數據采集及控制硬件介紹（微型前端+便攜式前端+大通道機柜式前端）、漢航手持嵌入式Linux系統動態信號分析儀介紹
漢航NTS.LAB平臺和應用介紹
漢航NTS.LAB Modal模態測試分析系統
漢航NTS.LAB GVT全機（彈）地面共振測試分析系統
本次大會工業裝備行業分會場將聚焦前沿的仿真技術，如基于optiSLang的多目標優化仿真，幫助客戶預測產品溫升；仿真助力電動垂直起降飛行器（eVTOL）研發；利用仿真分析磁共振成像超導磁體和梯度線圈；以及仿真在電磁冶金工藝優化中的應用等。眾多行業專家和企業代表將分享他們的最新研究成果和實踐經驗，為參會者帶來新的思路和解決方案。
基于matlab的雙穩態隨機共振的算法，分析信噪比隨系統參數a,b及乘性噪聲和加性噪聲的增益變化曲線，60個數據樣本可供選擇。程序已調通，可直接運行。
結論
通過模態分析，得到“計算機機箱”10階模態的固有頻率、位移等數據，以此來對結構設計進行優化，避免機箱發生共振。同時模態分析也是其它動力學分析的基礎，有了機箱模態分析結果，我們可以進行后續的更為復雜的機箱反應譜和隨機振動分析。
看完以上模態分析模擬的案例，你是否也想自己動手模擬一下呢？
了解系統的共振特性，需要用到模態分析。共振時，結構振動的形態被稱為模態。模態分析是對結構的固有振動特性分析，得到結構的模態參數，如固有頻率、振型、阻尼等，其分析結果可作為瞬態分析、諧響應分析和譜分析等其他動力分析的基礎。
CAE仿真軟件可以通過科學計算對結構進行模態分析。相比于物理實驗，使用CAE軟件進行虛擬仿真實驗可以降低成本、提升研發設計效率。
