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水下滑翔器动力部件的模态特性分析

2018-11-26洪学武朱广超陈祖银

制造业自动化 2018年11期
关键词:模态有限元结构

史 健,洪学武,赵 坚,朱广超,陈祖银

(1.国家海洋技术中心,天津 300112;2.天津城建大学,天津 300384)

0 引言

水下滑翔器是一种新型的水下无人潜航器,具有持续工作时间长、航迹可控等优点,主要用于海洋环境观测、信息收集和矿产探测等,可在未来战争中发挥重要作用[1]。水下滑翔器的中部耐压舱两侧各安装一块滑翔翼板,构成了动力部件,其在海水的动载荷作用下极易发生剧烈振动,直接影响着水下滑翔器的滑翔效率,甚至导致结构的疲劳破坏威胁航行安全[2,3]。

研究水下滑翔器动力部件的模态特性,可避免结构发生共振,防止振动变形过大造成结构疲劳损坏[4]。模态分析是获得结构模态特性参数的有效方法,通常有计算模态分析和试验模态分析两种途径。随着计算机和有限元理论的发展,可以对结构模型做适当简化,利用有限元分析软件计算得到结构的固有频率和振型,了解其模态特性,这是复杂结构模态分析的常用方法。对于要求较高的情况,往往采用试验模态分析的方法来得到结构的模态特性参数,固有频率、阻尼参数和振型。

本文基于模态分析理论,利用有限元分析软件ANSYS对水下滑翔器动力部件进行计算模态分析,分析计算结果,找到部件结构的薄弱环节。继而,对滑翔翼板做了模态试验,并辨识得到翼板的模态参数,这为进一步的结构振动故障诊断、结构动力修改提供了依据。

1 动力部件实体模型

水下滑翔器动力部件主要由滑翔翼板和耐压舱组成,他们之间通过卡扣结构实现紧连接[5]。……

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