振動(dòng)式離心機(jī)動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)與方法研究

1、logo緒論緒論1離心機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)建模離心機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)建模2橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試3復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)4基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化5總結(jié)與展望總結(jié)與展望6 1 1. .課題的研究背景及意義課題的研究背景及意義億噸億噸年份年份17%年份年份增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率2. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 3.存在的問(wèn)題：存在的問(wèn)題： 分選效率低，理論模型不準(zhǔn)確；分選效率低，理論模型不準(zhǔn)確； 主軸承、篩籃等易損，維修頻繁；主軸承、篩籃等易損，維修頻繁； 仿真計(jì)算精度低，與實(shí)際測(cè)試差距

2、較大；仿真計(jì)算精度低，與實(shí)際測(cè)試差距較大； 振動(dòng)參數(shù)不穩(wěn)定、調(diào)整頻繁而且困難、噪振動(dòng)參數(shù)不穩(wěn)定、調(diào)整頻繁而且困難、噪音大。音大。 工作工作環(huán)境環(huán)境性能性能 成成本本減震降噪減震降噪動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué) 節(jié)能減排節(jié)能減排 優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)試動(dòng)態(tài)測(cè)試離心機(jī)離心機(jī)加工加工效率效率伺服控制伺服控制型號(hào)型號(hào)人料粒度人料粒度(mm)篩縫尺寸篩縫尺寸(mm)處理能力處理能力(t/h)li0.25130.250.550100tll013(25)0.5100150tll0300.550tll0300.5100tll0300.5150ttl0300.5200wzt-1000b500.5120wzt-1150500.

3、5160wzt-1300500.5220wzt-1400500.5250zwp10000.5130.580vm12000500.4150vm13000500.4/0.5200vm14000500.4/0.5300fc120001.50.35/0.255080lll20001.50.25/0.351025lll70001.50.25/0.351525hsg100050100hsg120050180hsg140050320hsg150050350h70001.550 m3/h h90001.580 m3/h h100001.5100 m3/h 4.研究目的研究目的對(duì)臥式共振離心機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高

4、我國(guó)自主品牌產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性；對(duì)臥式共振離心機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高我國(guó)自主品牌產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性；揭示離心機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的其非線性響應(yīng)特性；揭示離心機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)的其非線性響應(yīng)特性；提高有限元仿真計(jì)算精度；提高有限元仿真計(jì)算精度；減少優(yōu)化迭代的時(shí)間，提高計(jì)算效率；減少優(yōu)化迭代的時(shí)間，提高計(jì)算效率；實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本，提高產(chǎn)品附加值實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降低生產(chǎn)設(shè)計(jì)成本，提高產(chǎn)品附加值理論模型理論模型有限元模型有限元模型動(dòng)力學(xué)分析動(dòng)力學(xué)分析數(shù)值解數(shù)值解仿真解仿真解近似解近似解靈敏度分析靈敏度分析動(dòng)態(tài)優(yōu)化動(dòng)態(tài)優(yōu)化動(dòng)態(tài)測(cè)試動(dòng)態(tài)測(cè)試計(jì)算機(jī)求解計(jì)算機(jī)求解目標(biāo)目標(biāo)結(jié)束不滿足不滿足不滿足不滿足滿足滿足修正修正5

5、.5.技術(shù)路線技術(shù)路線 第二章第二章第三、四章第三、四章第三、五章第三、五章第六、七章第六、七章部分離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 二1.工作原理工作原理1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 2.主動(dòng)輪主動(dòng)輪 3.外質(zhì)體外質(zhì)體 4.大帶輪大帶輪 5.內(nèi)質(zhì)體內(nèi)質(zhì)體 6.橡膠彈簧橡膠彈簧 7.振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)電機(jī) 8.篩籃篩籃 9.入料管入料管 10.外殼外殼 11.出料口出料口 12.隔振彈簧隔振彈簧 13.出水口出水口 14.主軸主軸2.非線性動(dòng)力學(xué)建模非線性動(dòng)力學(xué)建模 二31 112122121222322212221222sin0m xccxc xkkxk xaxftm xc xc xk xk xax1）橡膠彈簧的動(dòng)剛度

6、為單位力下彈）橡膠彈簧的動(dòng)剛度為單位力下彈 簧位移的一次項(xiàng)及三次小量的和；簧位移的一次項(xiàng)及三次小量的和；2）橡膠彈簧的阻尼為一個(gè)振動(dòng)周期）橡膠彈簧的阻尼為一個(gè)振動(dòng)周期 內(nèi)阻尼耗散量的平均值。內(nèi)阻尼耗散量的平均值。假設(shè)假設(shè)3.平均法求解平均法求解 對(duì)于一個(gè)弱非線性振動(dòng)系統(tǒng)，略去非線性項(xiàng)將得到相應(yīng)的線性系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)弱非線性振動(dòng)系統(tǒng)，略去非線性項(xiàng)將得到相應(yīng)的線性系統(tǒng)。平平均均法的基本思想是將法的基本思想是將此此線性系統(tǒng)的振幅和相位角看作是隨時(shí)間緩慢變線性系統(tǒng)的振幅和相位角看作是隨時(shí)間緩慢變化的，并將振幅和相位角對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)展成傅氏級(jí)數(shù)，取一個(gè)周期內(nèi)的化的，并將振幅和相位角對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)展成傅氏級(jí)數(shù)，取

7、一個(gè)周期內(nèi)的平均值，進(jìn)而求出方程的解平均值，進(jìn)而求出方程的解。 二123211212122211132221221222222sinkkkxxxccxc xxftmmmkkxxxc xc xaxmmm設(shè)設(shè) ，將上式典則化將上式典則化11213242,yxyxyxyx122112313441232dyydtdya ya yfdtdyydtdybya yfdt 采用變換采用變換典則方程的派生方程為典則方程的派生方程為設(shè)其解為設(shè)其解為 代入上式代入上式解出解出 二211,2,3,4skskkkyas其中1221123344123dyydtdya ya ydtdyydtdybya ydt 1,2,3,

8、4i tjjyb ej221,212121212142aaaaa aba派生方程基礎(chǔ)解系派生方程基礎(chǔ)解系派生方程共軛派生方程共軛方程的基礎(chǔ)解系方程的基礎(chǔ)解系 二11222231312222414122cos,sinsin,cos11cos,sinsin,cos1,2kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkttttatataaatataak 11222231311122414111cos,sin11sin,cos11cos,sin11sin,cos1,2kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkttttatatbbatatbbk 通過(guò)基礎(chǔ)解析的正交關(guān)系得通過(guò)基礎(chǔ)解析的正交關(guān)系得主共

9、振情況的定常解主共振情況的定常解引入引入kb變換變換 ,ksskkksikksskkkkskkdafadtdfadta, , ,kkkkkkayut ytvt y22, , , , ,kkkkkkkdyyyyt ydtdzyzt ydt 二將上兩式代入并令將上兩式代入并令 的一次項(xiàng)相等有的一次項(xiàng)相等有現(xiàn)通過(guò)如下積分確定現(xiàn)通過(guò)如下積分確定現(xiàn)求現(xiàn)求 其中其中 二*kkkkkkuytvzt22*00001111,22ttkkkkkkydtdzdtdttkzky2221 22224222211sssfff2y同理可以求出求解下面的微分方程組即可得到一次近似解同理可以求出求解下面的微分方程組即可得到一次

10、近似解2zkkkkdaydtdzdt 二3.應(yīng)用案例應(yīng)用案例120vv1541.76m2175.23m 120.25kk3.53f 120.48cc52.5ae , kg, kg, kn/mm， kns/mm，同時(shí)利用四級(jí)四階龍格庫(kù)塔公式求解，同時(shí)利用四級(jí)四階龍格庫(kù)塔公式求解，數(shù)值解與平均法一次近似解的幅頻響應(yīng)數(shù)值解與平均法一次近似解的幅頻響應(yīng)曲線對(duì)比如右圖所示曲線對(duì)比如右圖所示。共性共性特點(diǎn)特點(diǎn)誤差誤差 近似解與數(shù)值解分別從定性與定量的角度吻合均較好；近似解與數(shù)值解分別從定性與定量的角度吻合均較好； 極值基本重合，共振區(qū)附近近似程度高；極值基本重合，共振區(qū)附近近似程度高； 工作頻率選在工作頻

11、率選在22-25.5hz 共振曲線幅值較大，連續(xù)平穩(wěn)無(wú)拐點(diǎn)共振曲線幅值較大，連續(xù)平穩(wěn)無(wú)拐點(diǎn)； 頻率的儲(chǔ)備能量也足夠大頻率的儲(chǔ)備能量也足夠大。 理論近似計(jì)算值均比數(shù)值解小理論近似計(jì)算值均比數(shù)值解小 參數(shù)測(cè)試誤差參數(shù)測(cè)試誤差 未考慮高次諧波未考慮高次諧波 二1.橡膠特性橡膠特性 橡膠材料具有顯著的高彈性和非線性，在外力作用下，很容易發(fā)生極橡膠材料具有顯著的高彈性和非線性，在外力作用下，很容易發(fā)生極大的變形，但除去外力后又回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)大的變形，但除去外力后又回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試 形狀和尺寸自形狀和尺寸自由裁剪與選擇，由裁剪與選擇，剛度阻尼可調(diào)剛

12、度阻尼可調(diào) 減震降噪，共減震降噪，共振頻帶較寬振頻帶較寬 沖擊剛度較高，沖擊剛度較高，有利于減少?zèng)_有利于減少?zèng)_擊變形擊變形 2.剪切剛度測(cè)試剪切剛度測(cè)試三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試edc100德國(guó) doli 控制器測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試 4mm/min時(shí)載荷位移曲線時(shí)載荷位移曲線 8mm/min時(shí)載荷位移曲線時(shí)載荷位移曲線 12mm/min時(shí)載荷位移曲線時(shí)載荷位移曲線 試件剪切剛度與加載速率的關(guān)系試件剪切剛度與加載速率的關(guān)系311 11fk xax利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行最小二乘擬合后可得利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行最小二乘擬合后可

13、得k1=0.1，b=1.2e-5。在串聯(lián)布置中，構(gòu)件整體剛度與每個(gè)試件剛度的關(guān)系可寫(xiě)成：在串聯(lián)布置中，構(gòu)件整體剛度與每個(gè)試件剛度的關(guān)系可寫(xiě)成：nkkkkk1.1111321在并聯(lián)布置中，構(gòu)件整體剛度與每個(gè)試件剛度的關(guān)系可寫(xiě)成：在并聯(lián)布置中，構(gòu)件整體剛度與每個(gè)試件剛度的關(guān)系可寫(xiě)成：nkkkkk.3213fkxbxk=0.2，a=2.5e-53.溫度對(duì)剪切剛度的影響溫度對(duì)剪切剛度的影響三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試序號(hào)序號(hào)溫度溫度t()剪切力剪切力p(kn)切向位移切向位移x(mm)剛度剛度k(kn/mm)1250.100.250.4020.210.50.4230.400.

14、750.5340.5410.5450.661.250.52860.751.50.570.891.750.518300.090.250.3690.170.50.34100.310.750.413110.5210.52120.671.250.536130.811.50.54140.901.750.51415350.090.250.36160.180.50.36170.360.750.48180.5110.51190.631.250.50200.801.50.53210.921.750.5322400.100.250.40230.190.50.38240.370.750.493250.5110.51

15、260.701.250.56270.821.50.55280.931.750.53 橡膠彈簧的平均剛度呈現(xiàn)橡膠彈簧的平均剛度呈現(xiàn)先減小，后增大的趨勢(shì)，即在先減小，后增大的趨勢(shì)，即在3 0 時(shí) 達(dá) 到 最 小 值時(shí) 達(dá) 到 最 小 值0.46kn/mm，但整體而言相，但整體而言相差不大，說(shuō)明在這個(gè)溫度范圍差不大，說(shuō)明在這個(gè)溫度范圍內(nèi)工作，彈簧的剛度不會(huì)發(fā)生內(nèi)工作，彈簧的剛度不會(huì)發(fā)生太大變化。太大變化。4.動(dòng)剛度測(cè)試動(dòng)剛度測(cè)試三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試 測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果編號(hào)編號(hào)阻尼阻尼均值均值試件試件10.4730.4770.4920.4880.4790.451試件試件

16、20.4990.4810.4880.4790.4750.461 橡膠彈簧的阻尼橡膠彈簧的阻尼橡膠彈簧的阻尼不同頻率下的試件遲滯曲線不同頻率下的試件遲滯曲線頻率頻率/激勵(lì)激勵(lì)02610141822262960514233950709510903610172650841205152940649010211803610192768871804.513.2223453749010802.559142151762404.513.222.53448688110002.559152050713003.511.519.5304867881050258.513194873 平均動(dòng)剛度平均動(dòng)剛度三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)

17、態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試5.橡膠彈簧的本構(gòu)方程優(yōu)選橡膠彈簧的本構(gòu)方程優(yōu)選超彈性曲線擬合是指通過(guò)輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算超彈性材料力學(xué)模型常數(shù)，并超彈性曲線擬合是指通過(guò)輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算超彈性材料力學(xué)模型常數(shù)，并把這個(gè)結(jié)果和把這個(gè)結(jié)果和有限元有限元的超彈性模型進(jìn)行比較。的超彈性模型進(jìn)行比較。三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試 二參數(shù)二參數(shù)mooney-rivlin模型模型 三參數(shù)三參數(shù)mooney-rivlin模型模型 五參數(shù)五參數(shù)mooney-rivlin模型模型 一階一階ogden模型模型 二階二階ogden模型模型 一階一階polynomial模型模型 二階二階pol

18、ynomial模型模型 一階一階yeoh模型擬合曲線模型擬合曲線橡膠彈簧選擇三參數(shù)、五參數(shù)的橡膠彈簧選擇三參數(shù)、五參數(shù)的mooney-rivlin模型以及二階模型以及二階polynomial模型是比較合適的，針對(duì)本文所研究的橡膠彈簧，本模型是比較合適的，針對(duì)本文所研究的橡膠彈簧，本文選擇五參數(shù)的文選擇五參數(shù)的mooney-rivlin模型。模型。三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試模型模型計(jì)算誤差計(jì)算誤差(%)mooney-rivlin模型模型二參數(shù)二參數(shù)0.15三參數(shù)三參數(shù)0.07五參數(shù)五參數(shù)0.01ogden模型模型一階一階0.30二階二階19.4polynomial模型

19、模型一階一階0.27二階二階0.01yeoh模型模型一階一階0.326.有限元驗(yàn)證有限元驗(yàn)證三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試力力(kn)最大位移最大位移(mm)0.53.3629996921.06.644072111.59.856688892.013.0127823882.516.123424473.019.1994532843.522.252161064.025.29419674 網(wǎng)格與邊界條件圖網(wǎng)格與邊界條件圖 位移云圖位移云圖 應(yīng)力云圖應(yīng)力云圖測(cè)試與仿真結(jié)果對(duì)比測(cè)試與仿真結(jié)果對(duì)比7.共振離心機(jī)模態(tài)測(cè)試共振離心機(jī)模態(tài)測(cè)試三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性

20、能測(cè)試模態(tài)階數(shù)模態(tài)階數(shù)固有頻率固有頻率(hz)阻尼比阻尼比振型描述振型描述125.020.0088支撐體沿主軸軸向振動(dòng)支撐體沿主軸軸向振動(dòng)233.770.0531支撐體支撐體y向一階彎曲向一階彎曲342.430.0062支撐體支撐體z向一階彎曲向一階彎曲三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試模態(tài)階數(shù)模態(tài)階數(shù)固有頻率固有頻率(hz)阻尼比阻尼比振型描述振型描述124.980.0172篩籃篩籃主軸沿主軸軸向振動(dòng)主軸沿主軸軸向振動(dòng)232.540.0050篩籃篩籃主軸主軸y向一階彎曲向一階彎曲365.830.0019篩籃邊緣二階彎曲篩籃邊緣二階彎曲 第一階固有頻率在第一階固有頻率在25

21、hz左右左右 振型為沿著主軸軸向振型為沿著主軸軸向振動(dòng)振動(dòng) 第二階固有頻率第二階固有頻率33hz 振型為振型為z向一階彎曲向一階彎曲 支撐體與基座連接處的支撐剛度不足導(dǎo)致支撐體與基座連接處的支撐剛度不足導(dǎo)致三橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試橡膠彈簧及整機(jī)動(dòng)態(tài)性能測(cè)試1 1階模態(tài)階模態(tài)2 2階模態(tài)階模態(tài)支撐體支撐體3 3階階篩籃篩籃3 3階階動(dòng)響應(yīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)在單頻激勵(lì)作用下在激振頻率動(dòng)響應(yīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)在單頻激勵(lì)作用下在激振頻率25hz的的1/2倍頻即倍頻即12.5hz處出現(xiàn)較大的峰值，因此可以判斷出該振動(dòng)系統(tǒng)存在較強(qiáng)處出現(xiàn)較大的峰值，因此可以判斷出該振動(dòng)系統(tǒng)存在較強(qiáng)的非線性特性，這主要是由于橡膠彈簧的剛度和

22、阻尼非線性導(dǎo)致的的非線性特性，這主要是由于橡膠彈簧的剛度和阻尼非線性導(dǎo)致的。 支撐體第三階固有頻率為支撐體第三階固有頻率為42.43hz 振型為支撐體沿振型為支撐體沿y向一階傾倒向一階傾倒 支撐體較高而支撐體較高而y向支撐剛度較差導(dǎo)致的，向支撐剛度較差導(dǎo)致的， 篩籃篩籃主軸系統(tǒng)的第三階固有頻率為主軸系統(tǒng)的第三階固有頻率為65.83hz 振型振型為篩籃邊緣二階彎曲為篩籃邊緣二階彎曲 篩籃的局部模態(tài)篩籃的局部模態(tài)。1.復(fù)模態(tài)與實(shí)模態(tài)對(duì)比復(fù)模態(tài)與實(shí)模態(tài)對(duì)比四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)實(shí)模態(tài)實(shí)模態(tài)復(fù)模態(tài)復(fù)模態(tài) 特點(diǎn)特點(diǎn)各點(diǎn)相位信息不一致，振動(dòng)各點(diǎn)相位信息不一致，振動(dòng)

23、會(huì)導(dǎo)致模態(tài)實(shí)部與虛部之間會(huì)導(dǎo)致模態(tài)實(shí)部與虛部之間產(chǎn)生信息轉(zhuǎn)移，使得模態(tài)節(jié)產(chǎn)生信息轉(zhuǎn)移，使得模態(tài)節(jié)點(diǎn)位置會(huì)隨之產(chǎn)生移動(dòng)。不點(diǎn)位置會(huì)隨之產(chǎn)生移動(dòng)。不能通過(guò)模態(tài)振型向量將整個(gè)能通過(guò)模態(tài)振型向量將整個(gè)動(dòng)力微分方程完全解耦，線動(dòng)力微分方程完全解耦，線性疊加原理不再適用。性疊加原理不再適用。 主要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)，建筑物等主要針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)，建筑物等 計(jì)算方法成熟，試驗(yàn)測(cè)試較易計(jì)算方法成熟，試驗(yàn)測(cè)試較易 仿真計(jì)算準(zhǔn)確度高仿真計(jì)算準(zhǔn)確度高n方程可以用模態(tài)坐標(biāo)解耦方程可以用模態(tài)坐標(biāo)解耦 主陣型正交，線性疊加適用主陣型正交，線性疊加適用 各節(jié)點(diǎn)同時(shí)達(dá)到最大或最小各節(jié)點(diǎn)同時(shí)達(dá)到最大或最小非比例阻尼非比例阻尼比例阻尼比例阻尼

24、或無(wú)阻尼或無(wú)阻尼n 廣泛存在，測(cè)試較困難廣泛存在，測(cè)試較困難n 仿真計(jì)算誤差較大仿真計(jì)算誤差較大比例阻尼情況下的物理坐標(biāo)與實(shí)模態(tài)坐標(biāo)關(guān)系比例阻尼情況下的物理坐標(biāo)與實(shí)模態(tài)坐標(biāo)關(guān)系非比例阻尼情況下的物理坐標(biāo)與復(fù)模態(tài)坐標(biāo)關(guān)系非比例阻尼情況下的物理坐標(biāo)與復(fù)模態(tài)坐標(biāo)關(guān)系四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)2.復(fù)模態(tài)有限元結(jié)構(gòu)阻尼修正基本思想復(fù)模態(tài)有限元結(jié)構(gòu)阻尼修正基本思想 通過(guò)酉正交變換，將復(fù)特征方程化為同階的實(shí)方程，避免將復(fù)模態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)酉正交變換，將復(fù)特征方程化為同階的實(shí)方程，避免將復(fù)模態(tài)數(shù)據(jù)按實(shí)部與虛部分開(kāi)而使求解規(guī)模擴(kuò)大的問(wèn)題，而后通過(guò)求解一個(gè)約束最優(yōu)化按實(shí)部與虛部分開(kāi)

25、而使求解規(guī)模擴(kuò)大的問(wèn)題，而后通過(guò)求解一個(gè)約束最優(yōu)化問(wèn)題，得到了滿足特征方程的加權(quán)問(wèn)題，得到了滿足特征方程的加權(quán)frobenius范數(shù)意義下的最優(yōu)修正阻尼矩范數(shù)意義下的最優(yōu)修正阻尼矩陣。即，首先認(rèn)為實(shí)測(cè)的模態(tài)振型，模態(tài)質(zhì)量及模態(tài)剛度是準(zhǔn)確的，再利用陣。即，首先認(rèn)為實(shí)測(cè)的模態(tài)振型，模態(tài)質(zhì)量及模態(tài)剛度是準(zhǔn)確的，再利用復(fù)模態(tài)分析中的酉正交關(guān)系，對(duì)測(cè)量的阻尼阻尼矩陣進(jìn)行修正。復(fù)模態(tài)分析中的酉正交關(guān)系，對(duì)測(cè)量的阻尼阻尼矩陣進(jìn)行修正。v（1）根據(jù)具體分析對(duì)象建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程）根據(jù)具體分析對(duì)象建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程v（2）輸入相應(yīng)的質(zhì)量矩陣）輸入相應(yīng)的質(zhì)量矩陣 ，剛度矩陣，剛度矩陣 ，阻尼矩陣，阻尼矩陣 ，測(cè)量

26、特征值，測(cè)量特征值 ，實(shí)測(cè)模態(tài)矩陣，實(shí)測(cè)模態(tài)矩陣 ；v（3）計(jì)算酉變換矩陣）計(jì)算酉變換矩陣 ；v（4）計(jì)算實(shí)矩陣）計(jì)算實(shí)矩陣 ；v（5）選擇合適的加權(quán)矩陣）選擇合適的加權(quán)矩陣w；v（6）奇異值分解式；）奇異值分解式；v（7）若條件滿足，繼續(xù)；否則，停止；）若條件滿足，繼續(xù)；否則，停止；v（8）計(jì)算）計(jì)算 ；v（9）計(jì)算）計(jì)算c。3.算法描述算法描述四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)4. 有限元仿真有限元仿真建模與網(wǎng)建模與網(wǎng)格劃分格劃分加載與加載與求解求解擴(kuò)展擴(kuò)展模態(tài)模態(tài)觀察觀察結(jié)果結(jié)果 采用即采用即8節(jié)點(diǎn)的低階六面體單節(jié)點(diǎn)的低階六面體單元、元、l0節(jié)點(diǎn)的高階四面體

27、單元和節(jié)點(diǎn)的高階四面體單元和13節(jié)點(diǎn)的高階金字塔單元?jiǎng)澐?。其中?jié)點(diǎn)的高階金字塔單元?jiǎng)澐?。其中六面體單元用于劃分形狀規(guī)則的部六面體單元用于劃分形狀規(guī)則的部分，四面體單元用于不規(guī)則的部分，分，四面體單元用于不規(guī)則的部分，而金字塔單元用于二者之間的過(guò)渡。而金字塔單元用于二者之間的過(guò)渡。單元?jiǎng)澐謭D如下圖所示，共單元?jiǎng)澐謭D如下圖所示，共118029個(gè)節(jié)點(diǎn)，個(gè)節(jié)點(diǎn)，63672個(gè)單元個(gè)單元 。求解器選擇求解器選擇 unsymmetric求解器求解器四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)遲滯阻尼輸入遲滯阻尼輸入 ansys分析軟件中支持材料阻尼的輸入，一般是通過(guò)損耗因子來(lái)表示。分析軟

28、件中支持材料阻尼的輸入，一般是通過(guò)損耗因子來(lái)表示。我們把阻尼所消耗的能量與系統(tǒng)振動(dòng)能量之比定義為損耗因子我們把阻尼所消耗的能量與系統(tǒng)振動(dòng)能量之比定義為損耗因子： inpe 其中激振功率其中激振功率pin=f0v，即激振力與激振點(diǎn)速度的乘積；振動(dòng)能量則由結(jié)構(gòu)速度響，即激振力與激振點(diǎn)速度的乘積；振動(dòng)能量則由結(jié)構(gòu)速度響應(yīng)平方的空間平均值得到，應(yīng)平方的空間平均值得到，2/2e m v ，表示時(shí)間空間平均表示時(shí)間空間平均。mp，damp： 輸入對(duì)應(yīng)于某種材料的材料阻尼。輸入對(duì)應(yīng)于某種材料的材料阻尼。6.計(jì)算結(jié)果分析計(jì)算結(jié)果分析四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)仿真計(jì)算與模態(tài)

29、試驗(yàn)固有頻率相對(duì)誤差仿真計(jì)算與模態(tài)試驗(yàn)固有頻率相對(duì)誤差第第1-5階固有頻率陣型圖階固有頻率陣型圖階數(shù)階數(shù)實(shí)模態(tài)頻率實(shí)模態(tài)頻率復(fù)模態(tài)頻率復(fù)模態(tài)頻率測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果振型描述振型描述10.460.05+0.44j內(nèi)質(zhì)體繞主軸軸向轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)質(zhì)體繞主軸軸向轉(zhuǎn)動(dòng)225.662.14+25.02j24.98內(nèi)質(zhì)體沿主軸軸向振動(dòng)內(nèi)質(zhì)體沿主軸軸向振動(dòng)335.623.28+33.19j32.54內(nèi)質(zhì)體及支撐體內(nèi)質(zhì)體及支撐體y向一向一階彎曲階彎曲446.924.52+43.24j42.43內(nèi)質(zhì)體及支撐體內(nèi)質(zhì)體及支撐體z向一向一階彎曲階彎曲568.106.08+66.67j65.83篩籃口處向內(nèi)二階彎曲篩籃口處向內(nèi)二階彎

30、曲7.結(jié)論結(jié)論四、復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù)復(fù)模態(tài)及有限元結(jié)構(gòu)阻尼優(yōu)化技術(shù) 給出了一種修正阻尼矩陣的代數(shù)方法，該給出了一種修正阻尼矩陣的代數(shù)方法，該方法有一個(gè)簡(jiǎn)潔的表達(dá)式，由這個(gè)表達(dá)式方法有一個(gè)簡(jiǎn)潔的表達(dá)式，由這個(gè)表達(dá)式可得到可得到frobenius范數(shù)意義下的最優(yōu)修范數(shù)意義下的最優(yōu)修正矩陣，修正過(guò)程簡(jiǎn)單而且容易實(shí)現(xiàn)。正矩陣，修正過(guò)程簡(jiǎn)單而且容易實(shí)現(xiàn)。 不足之處是修正以后模型破壞了原有限元不足之處是修正以后模型破壞了原有限元模型的帶狀性。模型的帶狀性?；趶?fù)模態(tài)測(cè)試的有基于復(fù)模態(tài)測(cè)試的有限元結(jié)構(gòu)阻尼矩陣修限元結(jié)構(gòu)阻尼矩陣修正技術(shù)正技術(shù) 仿真結(jié)果顯示仿真結(jié)果顯示復(fù)模態(tài)頻率與實(shí)模態(tài)頻率比復(fù)模態(tài)

31、頻率與實(shí)模態(tài)頻率比例阻尼情況下相比略小，與試驗(yàn)測(cè)得的固例阻尼情況下相比略小，與試驗(yàn)測(cè)得的固有頻率更加接近最大相對(duì)誤差有頻率更加接近最大相對(duì)誤差12.54%。 復(fù)模態(tài)的有限元仿真計(jì)算需要事先測(cè)得結(jié)復(fù)模態(tài)的有限元仿真計(jì)算需要事先測(cè)得結(jié)構(gòu)的材料阻尼比構(gòu)的材料阻尼比基于基于ansys的有限的有限元非線性阻尼仿真技元非線性阻尼仿真技術(shù)研究術(shù)研究1.模態(tài)控制方法模態(tài)控制方法五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 應(yīng)用動(dòng)力吸振器的吸振技術(shù)應(yīng)用動(dòng)力吸振器的吸振技術(shù)降低共振幅值的阻尼技術(shù)降低共振幅值的阻尼技術(shù)切斷振動(dòng)傳遞的隔振技術(shù)切斷振動(dòng)傳遞的隔振技術(shù) 修改結(jié)構(gòu)的優(yōu)化技術(shù)修改結(jié)構(gòu)的

32、優(yōu)化技術(shù)4123共振式離心機(jī)由于采用二次激振，目的是以小的激振力獲得較大的振動(dòng)幅值，共振式離心機(jī)由于采用二次激振，目的是以小的激振力獲得較大的振動(dòng)幅值，因此在保證其安全、可靠運(yùn)行的情況下，應(yīng)盡量提高篩籃因此在保證其安全、可靠運(yùn)行的情況下，應(yīng)盡量提高篩籃主軸系統(tǒng)的軸向主軸系統(tǒng)的軸向振動(dòng)位移，降低其它零部件的振動(dòng)，減輕各部件質(zhì)量，達(dá)到高效、節(jié)能、低振動(dòng)位移，降低其它零部件的振動(dòng)，減輕各部件質(zhì)量，達(dá)到高效、節(jié)能、低設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本的目的。設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本的目的。2.信賴域方法信賴域方法 信賴域方法是一種能夠保證算法總體收斂性的最優(yōu)化方法也是現(xiàn)階段信賴域方法是一種能夠保證算法總體收斂性的最優(yōu)化方法也是現(xiàn)階段研

33、究的熱點(diǎn)，它不僅可以用來(lái)代替一維搜索，而且也可以解決研究的熱點(diǎn)，它不僅可以用來(lái)代替一維搜索，而且也可以解決hesse矩陣矩陣(或其近似或其近似)不正定和不正定和 為鞍點(diǎn)等困難為鞍點(diǎn)等困難。五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化kx 2111min,22nmtixif xh xh xh xm n 11min,22. .,ttttktkkkkkkkkqsh xh xj xh xssj xj xs xssts 設(shè)目標(biāo)函數(shù)的下降量設(shè)目標(biāo)函數(shù)的下降量kkkkaredf xf xs設(shè)模型函數(shù)的下降量設(shè)模型函數(shù)的下降量 0kkkkpredqqs定義比值定義比值五、基于遺傳信賴域

34、算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 ,0kkkkkkkkkf xf xsaredrpredqqs它衡量型函數(shù)與目標(biāo)函數(shù)實(shí)質(zhì)上是用一個(gè)二次模型搜索代替原來(lái)的目標(biāo)函數(shù)，因此可以解決原實(shí)質(zhì)上是用一個(gè)二次模型搜索代替原來(lái)的目標(biāo)函數(shù)，因此可以解決原函數(shù)的二次求導(dǎo)不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)奇異等問(wèn)題，且信賴域方法根據(jù)模型函數(shù)的二次求導(dǎo)不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)奇異等問(wèn)題，且信賴域方法根據(jù)模型函數(shù)與目標(biāo)函數(shù)的一致程度，確定搜索范圍，用簡(jiǎn)單的二次模型函數(shù)函數(shù)與目標(biāo)函數(shù)的一致程度，確定搜索范圍，用簡(jiǎn)單的二次模型函數(shù)的函數(shù)值直接代替原函數(shù)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，因此能夠大大減少計(jì)算時(shí)的函數(shù)值直接代替原函數(shù)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，因此能夠

35、大大減少計(jì)算時(shí)間和計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量間和計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量3.遺傳算法特點(diǎn)遺傳算法特點(diǎn)五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化具有很強(qiáng)的魯棒性具有很強(qiáng)的魯棒性能夠進(jìn)行概率意義上的全能夠進(jìn)行概率意義上的全局搜素局搜素遺傳算法對(duì)所求解的優(yōu)化遺傳算法對(duì)所求解的優(yōu)化問(wèn)題沒(méi)有太多的數(shù)學(xué)要求問(wèn)題沒(méi)有太多的數(shù)學(xué)要求計(jì)算量大，特別是復(fù)雜目計(jì)算量大，特別是復(fù)雜目標(biāo)和多種群時(shí)標(biāo)和多種群時(shí)難于處理非線性約束難于處理非線性約束早熟現(xiàn)象早熟現(xiàn)象遺傳參數(shù)選擇編碼規(guī)則搜索區(qū)間4.遺傳信賴域混合優(yōu)化算法遺傳信賴域混合優(yōu)化算法step1. 給出初始點(diǎn) ，信賴域半徑的上界step2. 如果 停止；step3a

36、. 隨即生成m個(gè)初始個(gè)體組成初始群體 并求出各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度 ；step3b. 依 對(duì) 進(jìn)行降序排列，記憶前n個(gè)個(gè)體；step3c. 對(duì) 進(jìn)行輪盤(pán)賭選擇得 ，對(duì) 進(jìn)行單點(diǎn)交叉得 ，對(duì) 作均 勻變異得 。step3d. 合并 與 ，對(duì)這 m+n個(gè)個(gè)體，計(jì)算 在 時(shí)，對(duì)適應(yīng)度較大的施以懲罰step3e. 依這m+n個(gè)個(gè)體新的適應(yīng)度排序，記憶前m 和前 n個(gè)個(gè)體。step3f. 若停止條件不滿足，則t:=t+1 將step3e中的前m個(gè)個(gè)體作為初始條件，轉(zhuǎn) step3c；否則輸出 ，記 。五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化0 x01212,0,0,01,01, :

37、0k ,kg p tirir p t p t p t p t p t p t pt pt p t2211,2,1,1,mijikjkkssssimnjimn 20.5ijss810penelty在 *k ts *kk tssstep4. 計(jì)算 和 。令step5.校正信賴域半徑。令step6. 產(chǎn)生 ，校正 ，令 ,轉(zhuǎn)step2。其中，step3a-step3f為遺傳算法求解最小二乘信賴域子問(wèn)題的迭代過(guò)程。五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化kkf xskr11,kkkkkxsrxx如果否則11111121220,;,;,min,kkkkkkkkkkkrrr 如

38、果，如果，如果1kb kq:1kk5.測(cè)試測(cè)試本文選用香蕉函數(shù)本文選用香蕉函數(shù) 為測(cè)試函數(shù)，因其在最優(yōu)解附為測(cè)試函數(shù)，因其在最優(yōu)解附近函數(shù)圖象非常光滑平臺(tái)，常見(jiàn)的利用函數(shù)導(dǎo)數(shù)作為搜索方向的各種牛頓近函數(shù)圖象非常光滑平臺(tái)，常見(jiàn)的利用函數(shù)導(dǎo)數(shù)作為搜索方向的各種牛頓法都極易收斂到局部最小點(diǎn)，所以可以佐證遺傳信賴域算法的全局收斂性法都極易收斂到局部最小點(diǎn)，所以可以佐證遺傳信賴域算法的全局收斂性及優(yōu)越性及優(yōu)越性。本算例中遺傳參數(shù)的選取如下本算例中遺傳參數(shù)的選取如下精度控制為精度控制為 ；初始種群個(gè)數(shù)初始種群個(gè)數(shù)m=20；交叉概率交叉概率p1=0.9；變異概率變異概率p2=0.08；迭代次數(shù)迭代次數(shù)n=1

39、00；測(cè)試結(jié)果如下測(cè)試結(jié)果如下： 五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 222111001fxxxx121.000001,0.9999980.000001xxf香蕉函數(shù)云圖香蕉函數(shù)云圖 遺傳算法迭代圖遺傳算法迭代圖6.動(dòng)態(tài)優(yōu)化的基本思想與步驟動(dòng)態(tài)優(yōu)化的基本思想與步驟 機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在考慮動(dòng)態(tài)載荷機(jī)械動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在考慮動(dòng)態(tài)載荷(系統(tǒng)的輸入，包括動(dòng)力輸入及系統(tǒng)的輸入，包括動(dòng)力輸入及其它干擾輸入其它干擾輸入)作用下，針對(duì)其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行動(dòng)力優(yōu)化修改，主要作用下，針對(duì)其現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行動(dòng)力優(yōu)化修改，主要是確定機(jī)械的結(jié)構(gòu)形態(tài)、構(gòu)件尺寸參數(shù)、阻尼特性、彈

40、性系數(shù)等，使得機(jī)是確定機(jī)械的結(jié)構(gòu)形態(tài)、構(gòu)件尺寸參數(shù)、阻尼特性、彈性系數(shù)等，使得機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能能夠滿足使用上的需要。械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能能夠滿足使用上的需要。五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化確定目標(biāo)函確定目標(biāo)函數(shù)，建立動(dòng)數(shù)，建立動(dòng)力學(xué)模型，力學(xué)模型，分析結(jié)構(gòu)的分析結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性；動(dòng)態(tài)特性；確定設(shè)計(jì)變確定設(shè)計(jì)變量和修改準(zhǔn)量和修改準(zhǔn)則；則；對(duì)目標(biāo)函數(shù)對(duì)目標(biāo)函數(shù)及約束條件及約束條件靈敏度分析；靈敏度分析；對(duì)敏感的結(jié)對(duì)敏感的結(jié)構(gòu)參數(shù)變量構(gòu)參數(shù)變量進(jìn)行修改進(jìn)行修改；7.動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)三要素動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)三要素五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)

41、化優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化局部拓?fù)渚植客負(fù)湔w拓?fù)湔w拓?fù)淠繕?biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化變量?jī)?yōu)化變量約束條件約束條件 質(zhì)量，成本，時(shí)間最??！質(zhì)量，成本，時(shí)間最??！ 應(yīng)力區(qū)間應(yīng)力區(qū)間 位移區(qū)間位移區(qū)間 固有頻率區(qū)間固有頻率區(qū)間選取靈敏度高的設(shè)計(jì)變量為優(yōu)選取靈敏度高的設(shè)計(jì)變量為優(yōu)化變量化變量 min0,1,2,;. .( )0,1,2, .nx rijf xgximsth xjl8.優(yōu)化計(jì)算優(yōu)化計(jì)算五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化2min2227. .40,1,2,3,4iijimstx ij 先通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)增加罰函數(shù)的方法將約束最優(yōu)化問(wèn)題變?yōu)闊o(wú)

42、先通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)增加罰函數(shù)的方法將約束最優(yōu)化問(wèn)題變?yōu)闊o(wú)約束最優(yōu)化問(wèn)題，再將目標(biāo)函數(shù)中各項(xiàng)進(jìn)行平方求和，轉(zhuǎn)化為最小約束最優(yōu)化問(wèn)題，再將目標(biāo)函數(shù)中各項(xiàng)進(jìn)行平方求和，轉(zhuǎn)化為最小二乘問(wèn)題。二乘問(wèn)題。其中其中min, ,1,2,3,4,1,2,if m x hx ijln 22, ,max 0,nililf m x hmhgx利用利用上文上文提出的遺傳信賴域混合算法對(duì)此非線性最小二乘優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解，提出的遺傳信賴域混合算法對(duì)此非線性最小二乘優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解，經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)14次迭代運(yùn)算，迭代收斂情況見(jiàn)次迭代運(yùn)算，迭代收斂情況見(jiàn)下下圖圖，優(yōu)化后的結(jié)果見(jiàn)優(yōu)化后的結(jié)果見(jiàn)下下表表五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化

43、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化迭代計(jì)算收斂情況迭代計(jì)算收斂情況no.設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)變量初始值初始值優(yōu)化值優(yōu)化值變化率變化率(%)1主軸長(zhǎng)主軸長(zhǎng)700mm720mm2.92主軸直徑主軸直徑130mm104mm203橡膠彈簧切向橡膠彈簧切向剛度剛度0.4kg/mm0.39kg/mm0.5%4底座高度底座高度200mm235mm17.55總質(zhì)量總質(zhì)量2097kg2006kg4.36第第2階固有頻率階固有頻率25.66hz25.21hz1.757第第3階固有頻率階固有頻率35.62hz42.13hz18.288第第4階固有頻率階固有頻率46.92hz50.52hz7.679第第5階固有頻率階固有頻率6

44、8.10hz79.27hz16.410篩籃篩籃主軸系主軸系統(tǒng)振動(dòng)幅值統(tǒng)振動(dòng)幅值23mm31mm34.811底座振動(dòng)幅值底座振動(dòng)幅值2.7mm2.1mm22.2六、總結(jié)與展望總結(jié)與展望綜述了共振式離心機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的各種問(wèn)題，詳細(xì)介紹了雙質(zhì)體共振綜述了共振式離心機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的各種問(wèn)題，詳細(xì)介紹了雙質(zhì)體共振離心機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而提出了本文的研究目的及意義。離心機(jī)的工作原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而提出了本文的研究目的及意義。提出了振動(dòng)體兩自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型，并基于平均法進(jìn)行近似解推導(dǎo)，得出其提出了振動(dòng)體兩自由度非線性動(dòng)力學(xué)模型，并基于平均法進(jìn)行近似解推導(dǎo)，得出其一次近似解

45、，幅頻響應(yīng)曲線，以及確保離心機(jī)高效穩(wěn)定工作的各種結(jié)論。一次近似解，幅頻響應(yīng)曲線，以及確保離心機(jī)高效穩(wěn)定工作的各種結(jié)論。對(duì)對(duì)wzy 1400型離心機(jī)上的橡膠彈簧板進(jìn)行了拉伸靜剛度與剪切方向動(dòng)靜剛度實(shí)驗(yàn)型離心機(jī)上的橡膠彈簧板進(jìn)行了拉伸靜剛度與剪切方向動(dòng)靜剛度實(shí)驗(yàn)測(cè)試，基于測(cè)試結(jié)果通過(guò)比較各種橡膠的本構(gòu)模型得出了適合該種材料的五參數(shù)測(cè)試，基于測(cè)試結(jié)果通過(guò)比較各種橡膠的本構(gòu)模型得出了適合該種材料的五參數(shù)mooney-rivlin本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系采用單點(diǎn)敲擊多點(diǎn)加速度傳感器拾振的方法對(duì)采用單點(diǎn)敲擊多點(diǎn)加速度傳感器拾振的方法對(duì)wzy 1400型雙質(zhì)體共振離心機(jī)進(jìn)行型雙質(zhì)體共振離心機(jī)進(jìn)行模態(tài)測(cè)試并就其在不同

46、工況下的工作特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)響應(yīng)測(cè)試。模態(tài)測(cè)試并就其在不同工況下的工作特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)響應(yīng)測(cè)試。給出了一種修正結(jié)構(gòu)有限元模型阻尼矩陣的代數(shù)方法，本方法表達(dá)式簡(jiǎn)潔，由該表給出了一種修正結(jié)構(gòu)有限元模型阻尼矩陣的代數(shù)方法，本方法表達(dá)式簡(jiǎn)潔，由該表達(dá)式可以得到達(dá)式可以得到frobenius范數(shù)意義下的最優(yōu)修正矩陣，修正過(guò)程簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)。范數(shù)意義下的最優(yōu)修正矩陣，修正過(guò)程簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)。在在ansys中采用中采用unsymmetric求解器對(duì)整機(jī)有限元模型進(jìn)行求解，結(jié)果顯示考慮求解器對(duì)整機(jī)有限元模型進(jìn)行求解，結(jié)果顯示考慮非線性遲滯阻尼的仿真解與比例阻尼情況下的解相比更接近測(cè)試值。非線性遲滯阻尼的仿真解與比例阻尼情況下

47、的解相比更接近測(cè)試值。提出了遺傳信賴域混合優(yōu)化算法，給出了該算法的嚴(yán)格數(shù)學(xué)證明以及具體的算法流提出了遺傳信賴域混合優(yōu)化算法，給出了該算法的嚴(yán)格數(shù)學(xué)證明以及具體的算法流程，通過(guò)具體的算例證明了算法本身的有效性。程，通過(guò)具體的算例證明了算法本身的有效性?；趧?dòng)力結(jié)構(gòu)修改方法對(duì)基于動(dòng)力結(jié)構(gòu)修改方法對(duì)wzy 1400型共振式離心機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，借助于本型共振式離心機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，借助于本文提出的遺傳信賴域混合優(yōu)化算法求解該最小二乘最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化結(jié)果顯示文提出的遺傳信賴域混合優(yōu)化算法求解該最小二乘最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化結(jié)果顯示本文提出的共振式離心機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法行之有效。本文提出的共振式離

48、心機(jī)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法行之有效。提出了一套結(jié)合目前生產(chǎn)現(xiàn)狀的，能夠滿足共振式離心機(jī)動(dòng)力學(xué)建模、仿真、測(cè)試提出了一套結(jié)合目前生產(chǎn)現(xiàn)狀的，能夠滿足共振式離心機(jī)動(dòng)力學(xué)建模、仿真、測(cè)試及優(yōu)化的方法體系。及優(yōu)化的方法體系。展望展望五、基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化基于遺傳信賴域算法的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化 雙質(zhì)體共振離心機(jī)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究涉及到不同學(xué)科中的多種專業(yè)知雙質(zhì)體共振離心機(jī)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究涉及到不同學(xué)科中的多種專業(yè)知識(shí)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的方法體系。受當(dāng)時(shí)間與試驗(yàn)條件的限制，還存在一些不識(shí)，是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的方法體系。受當(dāng)時(shí)間與試驗(yàn)條件的限制，還存在一些不完善及需進(jìn)一步研究的工作，在接下來(lái)的學(xué)習(xí)

49、過(guò)程中應(yīng)該繼續(xù)補(bǔ)充改進(jìn)，主要體完善及需進(jìn)一步研究的工作，在接下來(lái)的學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該繼續(xù)補(bǔ)充改進(jìn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：理論理論 對(duì)于含強(qiáng)非線性對(duì)于含強(qiáng)非線性項(xiàng)的非線性動(dòng)力項(xiàng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程還沒(méi)有好學(xué)方程還沒(méi)有好的求解辦法，近的求解辦法，近似解具有一定的似解具有一定的局限性。局限性。試驗(yàn)試驗(yàn) 目前的模態(tài)測(cè)試目前的模態(tài)測(cè)試技術(shù)主要針對(duì)的技術(shù)主要針對(duì)的還是線性系統(tǒng)，還是線性系統(tǒng)，對(duì)于含非線性彈對(duì)于含非線性彈性元件的動(dòng)力設(shè)性元件的動(dòng)力設(shè)備測(cè)試精度較差備測(cè)試精度較差。仿真仿真 有限元模態(tài)仿真有限元模態(tài)仿真計(jì)算過(guò)程中無(wú)法計(jì)算過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)材料非線性實(shí)現(xiàn)材料非線性項(xiàng)的輸入，目前項(xiàng)的輸入，

50、目前的求解器還不能的求解器還不能很好的解決此類很好的解決此類問(wèn)題，這有待于問(wèn)題，這有待于新算法的提出和新算法的提出和實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。博士期間科研情況博士期間科研情況發(fā)表論文發(fā)表論文v1胡淼胡淼，王太勇?；趶椆庹{(diào)制的近紅外光譜吸收法在室內(nèi)voc檢測(cè)中的研究。光譜學(xué)與光譜分析(sci：859tt， ei: 20115014598193)v2miao hu, tai yong wang, shuai yang, zhi feng qiao, dian peng li, research on mechanical structure optimization oriented to dynamic c

51、haracteristics, applied mechanics and materials, 2010, 33: 533538. (ei: 20110113554492)v3hu miao,wang taiyong, geng bo, wang qichen, based on ga mixed with trust region method solving nonlinear least square problems, applied mechanics and materials, 2012, 141(1): 9297. (ei: 20114914580049)v4wang t.y

52、., hu m.; yue j.h., jiang y.x., liu l., qiao z.f., optimization design of vibrating centrifuge equipment based on test fem simulation and sensitivity analysis, advances in maintenance and condition diagnosis technologies towards sustainable society, comadem2010, japan: nara, 2010, 425431.( ei: 20103

53、613221112)v5胡淼胡淼，王朝陽(yáng)，耿博，基于動(dòng)態(tài)測(cè)試有限單元法及靈敏度分析的螺旋錐齒輪銑齒機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，cad/cam與制造業(yè)信息化，2011，10：6365v6han zhiguo, hu miao, module partition and evaluation method of nc spiral bevel gear machine tools, applied mechanics and materials, 2012, 141(1): 370375.(ei: 20114914580100)v7王朝陽(yáng)，胡淼胡淼，湯永紅，輪履復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)及越障功能分析，機(jī)械傳動(dòng)，2010，38（4）：3841