有限元分析、优化及损耗因子的求解

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1、上海交通大学硕士学位论文空调配管的实验与有限元分析、优化及损耗因子的求解姓名：李惠清申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：李鸿光20070201上海交通大学硕士论文摘要空调配管的实验与有限元分析、优化及损耗因子的求解摘要弯管技术广泛应用于航空航天、空调制造业、汽车工业、锅炉及压力容器行业等多种行业，本文所研究的是应用于空调里的U型配管。空调配管系统是空调的主要部件之一，为有效降低空调的振动和噪声，需要对其振动特性进行研究。而配管系统是由各种不同尺寸U型弯管组成的，每根管子都会对配管系统的振动产生影响，对它们进行研究可以为配管系统的振动分析提供基础，从而有效改善

2、配管系统的动力学特性。本论文受日本大金空调“考虑阻尼材料影响的配管模拟技术开发”项目的资助。文中首先采用一般的测试方法获得配管和阻尼材料及调谐质量块的物理特性，并用试错法得到配管材料的杨氏弹性模量。为了研究配管在不同的阻尼材料和调谐质量块配置参数下的固有频率变化情况，安排合理的正交试验表，对各种阻尼材料和调谐质量块配置的配管分别进行模态实验和有限元模态计算，利用实验结果指导有限元模拟的过程，然后通过统计的方法获得各因素对配管固有频率的影响程度，并从能量法的角度解释在阻尼材料配置下配管前两阶频率变化的特殊规律，针对提高固有频率和减少所用阻尼材料的目标进行优化配置。最后本文

3、还专门针对阻尼材料的损耗因子进行研究，利用阻尼材料和悬臂梁结构测试并计算损耗因子，并引入经验模式分解方法，将衰减信号分解以计算固I上海交通大学硕士论文摘要有频率下的损耗因子，此外，还可以利用统计能量分析法计算在某一频段范围内损耗因子的平均值。研究表明，实验与有限元相结合的方法对研究结构的模态能取得很好的效果，有限元的初步分析有助于实验中模态参数的识别，而有限元的最终结果必须以实验结果为基准。通过本文的研究工作，比较了阻尼材料和调谐质量块不同参数对配管频率的影响，这对空调配管系统以及工业生产应用中配管的布置具有指导意义。关键字：模态实验，有限元，配置优化，损耗因子，经验模

4、式分解II上海交通大学硕士论文ABSTRACTExperimentalandFEMAnalysisofAir-ConditionerPipesandSolutionforLossFactorABSTRACTTubesarevastlyusedinmanyindustries,suchasaerospace,air-conditioner,automobile,boilerandpressurevesseletc.Tubeisoneofthemostimportantpartitioninmachines.Forairconditioner,asoneofthemainc

5、omponents,tubingsystemisbuiltupbydifferentpipes.Inconsideringthedynamicscharacteristicofthetubingsystem,everypipewillaffectthewholesystem,sowe’dbettertodosomeresearchonasinglepipe.TheresearchworkinthethesisisfinanciallysupportedbytheDAIKINAirConditionerCompany.First,thephysicalproperties

6、ofallthematerialsusedintheexperimentswouldbeobtained,includingtheYoung’sModulusofthepipeswhichweremadeofcopper.Inordertostudythenaturalfrequenciesofbendedpipeswithdampingmaterialsofdifferentlengths,thicknessesandpositionsorwithtunedmassdampers(TMDs)ofdifferentquantities,anglesandposition

7、s,theorthogonaltableisintroducedtoarrangethemodalexperimentsandFEAmodalcalculation.TheFEManalysisisbasedontheresultoftheexperiments,thenstatisticalanalysisismadetocomparetheeffectsofthethreefactorsofdampingmaterialsandTMDs,andIII上海交通大学硕士论文ABSTRACTenergymethodisusedtoexpla