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柴油发动机主要零部件及组合结构动态特性研究
| 论文题名： | 柴油发动机主要零部件及组合结构动态特性研究 |
| 关键词： | 柴油发动机;模态分析;有限元法;组合结构;部件模态综合;模态试验 |
| 摘要： | 沈阳军区65182部队委托东北大学设备诊断工程中心研究开发军车柴油发动机性能检测诊断仪。作为此项目的子课题，本文对康明斯6BT5.9柴油发动机主要零部件及其组合结构的动态特性和实验验证进行了系统研究。得出了理论计算和实验结果相符的结论。 本文首先总结了国内外结构动态特性分析的研究成果。基于结构模态分析理论，从分析柴油机的组成和工作特点入手，系统地应用了有限元技术，综合考虑了提高计算精度和降低计算规模这个建模的根本问题，利用ANSYS软件，建立起了曲轴、连杆和活塞的有限元模型并分别计算和分析了曲轴、活塞和连杆的自由模态。本文所建的模型解决了前人在运用板、壳等单元建立柴油机主要结构有限元模型时遇到的如何协调精度和规模的难题。 柴油发动机是由许多复杂结构形状的零部件组成的系统，欲研究其整机性能，需要分析装配部件的动态特性。本文基于模态综合理论分析了连杆组合结构特点，利用ANSYS中CMS(部件模态综合)技术，建立起了连杆组合结构的有限元模型，计算和分析了其自由模态。然后，基于有限元边界条件处理技术，建立了连杆、活塞组合结构，曲轴、连杆组合结构，以及曲轴、连杆与活塞组合结构的有限元模性，计算和分析了组合结构的自由模态。初步研究了组合结构接合面的接触处理方法。 结构动态特性分析要求对结构系统进行较为准确的数学描述，目前工程中主要利用有限元技术来建立理论计算模型。由于对结构物理、几何特性的假设和对结构约束及联接状态等的简化，使得理论计算模型在模型结构和模型阶次以及模型参数等三个主要方面存在误差，其计算结果的精度是否可靠，这需要实验验证。本文根据模态试验理论搭建了模态试验系统，并结合科学计算软件MATALB编制了一套频域模态参数识别程序，从而获取了柴油发动机主要零部件及其组合结构的模态参数。 最后，根据模态相关性原理，本文对理论计算结果与实验分析结果进行相关性分析。两者相关性分析结果的一致性，证明了本文所建立的柴油发动机主要零部件模型的正确性以及结合面接触处理方法的合理性，从而为下一步的柴油发动机动力响应分析、整机的动态特性分析和柴油发动机故障诊断机理奠定了理论和实验基础。同时，针对组合结构模态振型未能很好相关进行了深刻分析，详细讨论了影响组合结构模态振型相关的主要因素。 |
| 作者： | 赵树森 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 李沈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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