运用模态分析理论研究汽轮发电机组框架式基础的动力特性.docVIP

运用模态分析理论研究汽轮发电机组框架式基础的动力特性 　　【摘要】本文运用模态分析理论测试了某电厂汽机框架式基础的自振频率，振型，阻尼比，并与ANSYS数值计算结果进行了对比，验证了试验结果的可靠性，为今后进行基础的动力修正与优化设计提供了有效的数据。 　　【关键词】模态分析 ， 框架式基础 ， 动力特性 　　1 引言 　　模态分析技术源于20世纪60年代后期，发展至今已趋于成熟。已经在航天、航空、车辆、船舶、机床、建筑机械、电器设备等工业部门得到极为广泛的应用。模态是结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应[1]。因此，模态分析是研究结构动力特性的一个重要方法，是解决工程振动问题的一个重要手段。 　　根据模态分析的手段和方法的不同，模态分析可分为理论模态分析和实验模态分析。理论模态分析是通过理论数据进行分析的。而实验模态分析是通过实验的方法来进行分析的，这种方法更贴近于实际。对于线性多自由度振动系统传递函数的表达式为： 　　。 　　函数表示在j点作用单位力，在i点所引起的响应。式中， 为i点处的响应， 为结构j点作用的激振力， ， 分别表示i，j两点的第r阶模态振型， 和 为r阶模态刚度和模态阻尼， ， 为r阶圆频率， 。对n自由度振动系统， 为一矩阵，其任一行或任一列均包含了系统的全部模态参数信息[2]。 　　2 模态分析试验 　　以某电厂汽轮发电机组框架式基础为研究对象，采用实验模态分析方法对1：10的基础模型进行自振频率，振型，阻尼比的测试，为该基础今后的动力修正与优化设计提供可靠的数据。 　　2.1 模型的相似关系 　　模型基础的结构形式与厂家所给原型基础完全一致，原型与模型的几何相似比为10：1，自振频率相似比为1：10 ，加速度传递函数的相似比为1：1000[3]。 　　2.2 试验方法 　　试验采用双点空间激振、多点空间测量的方法进行测试。所用激振信号为猝发随机信号。 　　2.3 测点布置与激振点选择 　　测点布置如图1所示。对所有扰力点进行了测点布置，如图131、132、133、134、135、136、121、122、127、128号点。基础的柱子截面较小，所以每根柱子布置5个测点。中间平台一般振动较大，因此在每个平台板的纵横梁中点以及板的中心均布置了测点。为使激振能量分布均匀，选择200号点垂直Z向和201号点水平XY向进行激振[4]。 　　2.4自振频率、振型及阻尼比的测试结果 　　从试验结果看，基础第一阶振型为纵向平动，试验频率为1.13 Hz，另外我们进行了ANSYS数值计算，其结果为第一阶1.68Hz。基础第二阶振型为水平x向扭转，测试频率为1.77 Hz，ANSYS数值计算结果为 2.22Hz。基础第三阶振型也为水平x向扭转，试验频率为1.89 Hz，ANSYS数值计算结果为2.38Hz。基础第五阶振型为垂直向弯曲，试验频率为11.35 Hz，ANSYS数值计算结果为13.20Hz。试验结果与ANSYS数模计算结果较吻合，测试数据可靠。 　　3 结语 　　本文采用试验模态分析理论对某大型汽轮发电机组框架式基础进行了动力特性测试，得到了基础的自振频率，振型和阻尼比，并与ANSYS数值计算结果进行了对比，结果表明所测数据与数模计算结果相吻合，这为今后进行基础的动力修正与优化设计提供了可靠的数据。 　　参考文献： 　　[1] 李忠献.工程结构试验理论与技术[M].天津：天津大学出版社，2004 　　[2] 李德葆，陆海秋.试验模态分析及其应用[M].北京：科学出版社，2001 　　[3] 杨俊杰.相似理论与结构模型试验[M].武汉：武汉理工大学出版社，2005 　　[4] 王宗纲，孙宁，高象波，等.汽轮发电机框架式基础1：10模型动力分析[J].地震工程与工程振动，2005，25（1）：33-37 　　作者简介： 王焱均（1996 ）， 男， 汉族， 湖北十堰， 学生。 4