基于模態(tài)相關(guān)性的齒輪箱有限元模型修正.pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科技水平的提高，更多的機(jī)械產(chǎn)品被投入到生產(chǎn)和生活過(guò)程中。為了滿足生產(chǎn)需求和保證安全使用，機(jī)械產(chǎn)品不僅要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)工作還要通過(guò)全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試分析。一種低成本高效率的測(cè)試方法是使用結(jié)構(gòu)的有限元模型進(jìn)行模擬分析計(jì)算，但是建立的有限元模型精度要高，要與結(jié)構(gòu)的實(shí)際信息相符合才可以得到具有實(shí)際指導(dǎo)意義的結(jié)果，否則有限元計(jì)算出的結(jié)果就會(huì)失去實(shí)際意義。因此，尋找一種建立精確有限元模型的方法是非常重要的。
　　 模態(tài)是結(jié)構(gòu)

2、固有的振動(dòng)響應(yīng)屬性，反映了結(jié)構(gòu)自身特有的動(dòng)力學(xué)特性，模態(tài)參數(shù)可以由計(jì)算或者試驗(yàn)兩種方法獲得，對(duì)于同一結(jié)構(gòu)，兩種不同測(cè)試方法得到的模態(tài)結(jié)果應(yīng)該是相同的，但是一般認(rèn)為試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的結(jié)果是可靠的，而計(jì)算模態(tài)分析因?yàn)槭褂玫挠邢拊Ｐ涂赡艽嬖诮Ｕ`差導(dǎo)致結(jié)果不可靠。這就為有限元模型修正提出了一種思路:以試驗(yàn)?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)做為標(biāo)準(zhǔn)，去修正有限元模型使計(jì)算模態(tài)和試驗(yàn)?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)達(dá)到一致，得到的有限元模型就可以認(rèn)為更精確更能反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)力學(xué)特性。
　　

3、 本課題的研究?jī)?nèi)容就是基于模態(tài)相關(guān)性的齒輪箱有限元模型修正，具體做法是:首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙使用Pro/E軟件建立齒輪箱箱體模型，導(dǎo)入到ANSYS軟件中進(jìn)行模態(tài)分析，得到計(jì)算模態(tài)參數(shù);然后搭建齒輪箱模態(tài)試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)得到齒輪箱的試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù);最后以試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，修正有限元模型使其計(jì)算模態(tài)數(shù)值與試驗(yàn)?zāi)B(tài)一致。修正計(jì)算使用遺傳算法，建立計(jì)算模態(tài)與試驗(yàn)?zāi)B(tài)相對(duì)誤差的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求極小值運(yùn)算。此過(guò)程中重點(diǎn)需要解決的是建立

4、計(jì)算模態(tài)與齒輪箱結(jié)構(gòu)參數(shù)之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，為了能夠快速建立計(jì)算模態(tài)與結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的精準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，本文創(chuàng)新的建立了一種新型的灰色神經(jīng)元模型，該模型有兩個(gè)輸入，輸入端是以最小二乘準(zhǔn)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的二次函數(shù)，神經(jīng)元使用自定義的矢量求和運(yùn)算整合兩個(gè)輸入端得到輸出值，在使用樣本訓(xùn)練神經(jīng)元的時(shí)候，灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)神經(jīng)元的權(quán)重變化規(guī)律進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，最終反饋回神經(jīng)元的權(quán)重。本課題使用9組原始數(shù)據(jù)擬合出了齒輪箱計(jì)算模態(tài)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)