基于模態(tài)綜合的小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機整機模態(tài)模型的求解與試驗研究.pdf

1、當(dāng)前分析小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機這類大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動力學(xué)問題多采用結(jié)構(gòu)實物的全尺寸試驗或有限元分析方法。采用試驗?zāi)B(tài)分析法，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對試驗設(shè)備、試驗技術(shù)要求高，模態(tài)參數(shù)識別容易產(chǎn)生遺漏。采用有限元模態(tài)分析法，由于結(jié)構(gòu)的龐大復(fù)雜，用有限元離散化所得的自由度數(shù)龐大，求解困難；對各復(fù)雜結(jié)合面必須進(jìn)行合理的簡化與假設(shè)，邊界條件難以確定，求解精度低；在材料本構(gòu)模型不易獲取的情況下需進(jìn)行材料試驗，增加成本。 本文采用的基于子結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)模型和

2、試驗?zāi)B(tài)模型相結(jié)合的自由界面模態(tài)綜合法求解小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機整機模態(tài)模型，充分利用有限元法和試驗分析法的優(yōu)點，并避免了上述兩種方法的缺點。通常外購部件采用試驗?zāi)B(tài)分析，自制部件采用有限元模態(tài)分析，可在設(shè)計階段進(jìn)行修改，改進(jìn)整體動態(tài)特性。該方法是一種優(yōu)越的求解小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機這類復(fù)雜機械系統(tǒng)模態(tài)模型的方法。 本文的主要工作和成果如下： 1.根據(jù)模態(tài)綜合子結(jié)構(gòu)劃分原則，將小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機劃分為扶手、機架、輪胎及其支架、發(fā)動機、鏈輪傳

3、動部件和旋耕刀組等六個子結(jié)構(gòu)。采用統(tǒng)一集和粗糙集的理論對各子結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)雜度判定，決定扶手和機架采用有限元模態(tài)分析，輪胎及其支架、發(fā)動機、鏈輪傳動部件采用試驗?zāi)B(tài)分析，旋耕刀組既可采用有限元模態(tài)分析，也可采用試驗?zāi)B(tài)分析。 2.分別在MSC.NASTRAN和LMS Test.Lab中對子結(jié)構(gòu)的模態(tài)模型進(jìn)行求解，得到準(zhǔn)確的子結(jié)構(gòu)有限元模態(tài)模型和試驗?zāi)B(tài)模型。 3.對三種主要連接方式螺栓連接、套接和焊接進(jìn)行研究，建立了其動力學(xué)

4、模型，并提出了各類結(jié)合面在模態(tài)綜合中的處理方法。 4.在LMS Virtual.Lab中對各子結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，設(shè)置其結(jié)合面特性，進(jìn)行自由界面的模態(tài)綜合，得到了整機的模態(tài)模型。 5.將模態(tài)綜合得到的整機模態(tài)模型通過整機的模態(tài)試驗進(jìn)行驗證，整機前10階固有頻率誤差小于6％，整機模態(tài)綜合結(jié)果基本準(zhǔn)確，并得到了整機試驗不易識別的一階固有頻率。驗證了該方法具有良好的精度，克服了整機試驗?zāi)B(tài)分析的缺陷。 通過對小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機的