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基于静力学预计算的模态仿真分析方法优化

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于固有频率低,低阶模态在小功率电机运行和大功率电机的启停过程中最容易发生共振现象,而现有的约束模态仿真方法无法满足这类研究的需求。针对现有方法低频模态计算存在的不足,本节提出了一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法。新方法引入了重力和装配应力对开关磁阻电机振动系统的影响,在考虑电机安装约束的基础上,添加了电机部件之间的装配约束,进行重力环境下的静力学计算。

基于静力学预计算的模态仿真分析方法优化

现有的约束模态仿真方法忽略了电机安装后装配应力以及自身重力对刚度的影响,如转子的重力造成主轴的微变形。这种刚度的细微改变对电机低频振动具有较大的影响,从而导致低阶模态的计算出现较大的误差。

由于固有频率低,低阶模态在小功率电机运行和大功率电机的启停过程中最容易发生共振现象,而现有的约束模态仿真方法无法满足这类研究的需求。

针对现有方法低频模态计算存在的不足,本节提出了一种基于静力学预计算的开关磁阻电机模态仿真方法。该方法通过模态仿真之前的静力学仿真预计算,引入电机自重所产生的预应力和装配应力对电机模态的影响。

新方法引入了重力和装配应力对开关磁阻电机振动系统的影响,在考虑电机安装约束的基础上,添加了电机部件之间的装配约束,进行重力环境下的静力学计算。满足的静力学平衡方程为

式中,Mƒ·g和Mr·g为结构的重力;{Fƒ}和{Fr}为结构的内应力;{Rr}为安装约束力;为应力刚化矩阵,表示结构在变形状态下的刚度变化。(www.xing528.com)

求解该方程组,得到

将应力钢化矩阵带入式(3.6),得到此时振动系统的动力学平衡方程为

此时,式(3.12)就是结构在考虑重力和装配应力条件下的动力学平衡方程。其特征方程为

结合式(3.11)和式(3.13),就可以求出各阶次模态的特征频率ω和特征向量{uƒ}对应振动系统的固有频率和模态振型。

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