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，更多的機械產(chǎn)品被投入到生產(chǎn)和生活過程中。為了滿足生產(chǎn)需求和保證安全使用，機械產(chǎn)品不僅要經(jīng)過嚴格的設(shè)計工作還要通過全面嚴謹?shù)臏y試分析。一種低成本高效率的測試方法是使用結(jié)構(gòu)的有限元模型進行模擬分析計算，但是建立的有限元模型精度要高，要與結(jié)構(gòu)的實際信息相符合才可以得到具有實際指導意義的結(jié)果，否則有限元計算出的結(jié)果就會失去實際意義。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、固有的振動響應屬性，反映了結(jié)構(gòu)自身特有的動力學特性，模態(tài)參數(shù)可以由計算或者試驗兩種方法獲得，對于同一結(jié)構(gòu)，兩種不同測試方法得到的模態(tài)結(jié)果應該是相同的，但是一般認為試驗模態(tài)分析的結(jié)果是可靠的，而計算模態(tài)分析因為使用的有限元模型可能存在建模誤差導致結(jié)果不可靠。這就為有限元模型修正提出了一種思路:以試驗模態(tài)數(shù)據(jù)做為標準，去修正有限元模型使計算模態(tài)和試驗模態(tài)數(shù)據(jù)達到一致，得到的有限元模型就可以認為更精確更能反映結(jié)構(gòu)的實際動力學特性。
　　

3、 本課題的研究內(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)計圖紙使用Pro/E軟件建立齒輪箱箱體模型，導入到ANSYS軟件中進行模態(tài)分析，得到計算模態(tài)參數(shù);然后搭建齒輪箱模態(tài)試驗平臺，進行模態(tài)試驗得到齒輪箱的試驗模態(tài)參數(shù);最后以試驗模態(tài)參數(shù)為標準，修正有限元模型使其計算模態(tài)數(shù)值與試驗模態(tài)一致。修正計算使用遺傳算法，建立計算模態(tài)與試驗模態(tài)相對誤差的目標函數(shù)，對目標函數(shù)進行求極小值運算。此過程中重點需要解決的是建立

4、計算模態(tài)與齒輪箱結(jié)構(gòu)參數(shù)之間對應關(guān)系的數(shù)學模型，為了能夠快速建立計算模態(tài)與結(jié)構(gòu)參數(shù)對應關(guān)系的精準數(shù)學模型，本文創(chuàng)新的建立了一種新型的灰色神經(jīng)元模型，該模型有兩個輸入，輸入端是以最小二乘準則對數(shù)據(jù)進行擬合的二次函數(shù)，神經(jīng)元使用自定義的矢量求和運算整合兩個輸入端得到輸出值，在使用樣本訓練神經(jīng)元的時候，灰色預測模型對神經(jīng)元的權(quán)重變化規(guī)律進行分析預測，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)擬合出了齒輪箱計算模態(tài)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的對應關(guān)系，數(shù)據(jù)