教学型机械结构模态分析系统设计（开题报告）.doc

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义
模态分析是将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。模态参数如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。通常情况下，模态分析都是试验模态分析。
通过模态分析方法搞清楚了结构物在某些易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预测结构物在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。对于任一机械系统或工程结构，无论是在设计阶段还是在使用过程中，常常需要工程技术领域的研究人员准确而迅速地计算、分析、测试并预测它们的振动特性。研究机械系统或工程结构在动态激励下所表现出来的振动特性，是模态分析的基本任务。模态分析的目的就在于研究这些振动产生的原因、分析其运动规律，了解振动对机械系统以及工程结构的影响，寻求控制、消除振动或利用振动的方法，最后达到机械系统或工程结构能够可靠地工作，并具有良好的动态性能。
模态分析的最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。通过分析结构的动态特性可建立结构在动态激励条件下的响应预测模型，预测结构在实际工作状态下的工作行为及其对环境的影响。在机械设计中，人们普遍关心的动强度问题、设备操作或使用的舒适性问题、噪音问题、工作效率问题以及疲劳寿命问题等，都可能应用到模态分析方法。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：
1) 评价现有结构系统的动态特性；
2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；
3) 诊断及预报结构系统的故障；
4) 控制结构的辐射噪声；
5) 识别结构系统的载荷。