matlab在汽车振动分析 Matlab在振动分析中的应用刘迪辉2011-10-20大家学了游泳理论,现在我们借助MATLAB软件,来练习一下游泳! 实际问题:客车的振动分析• 客车样车路试过程中却出现了令人意想不到的一系列振动问题 ,主要表现为 : (1) 汽车起动时发动机抖动厉害 ; (2) 当车速在 40 km/ h 左右时 ,整车有共振现象 ; (3) 当车速在 85 km/ h 左右时 ,整车有明显振动 ; (4) 当车速超过 118 km/ h 时 ,驾驶区及方向盘有强烈振感。 振动问题• 多自由度• 二自由度• 单自由度• 实际问题• ( 1)理论方法• ( 2) Matlab(实现理论算法)• (3) 有限元方法 Ansys, Abaqus, Natran等• ( 4) 试验方法难易 ,求在一定激励条件下的响应函数汽车悬架单自由度分析• 例 2.15 质量 m=2450kg的汽车,悬架总的刚度为 160000N/m, 减振器阻尼系数为 7135.6Ns/m,求该车辆受到 100 kg
图2 显式计算框图 隐式计算 另外一种更好的计算方案是利用反馈在电路输入处隐式或间接地进行求平方根计算,如图3所示。平均值信号除以输出的平均值后,将与输入的真有效值呈线性变化,而非平方关系。 图3 隐式计算框图 数字测量简介 模拟测量可以连续进行测量,给出测量结果,但是一般带宽和精度相对较低,因为其使用了低通滤波器进行平均运算,如果实现测量结果稳定,则必须使用极低的截止频率,而截止频率低这会导致测量速度非常慢 数字测量使用前面推导的数字定义的公式,将模拟信号离散化,离散过程就是ADC对模拟信号采样的过程,如图4所示示意了一个3位分辨率的ADC对正弦信号离散化的过程。 经分析并请教高手后个人认为用加速度在时域上进行积分获得位移存在以下问题 : 1 、测试获得的加速度中存在很多成分 , 在进行积分前必须对信号进行处理 , 否则积分的结果肯定会出现问题 ; 2 、无论是硬件积分还是软件积分均存在低频放大高频截止的特性 3 、如果真的可以用加速度进行积分可以获得速度和加速度的话 , 那厂家也就不需要再花昂贵的代价去生产速度及位移传感器。
目录 简介 使用 RPM-频率图可视化数据 使用 RPM-阶次图可视化数据 使用平均阶次谱确定峰值阶次 分析峰值阶次随时间的变化 减少机舱振动 总结 ---- 此示例说明如何使用阶次分析来分析振动信号 阶次分析用于量化转速随时间变化的旋转机械中的噪声或振动。阶次指的是参考转速的某个倍数的频率。 这种类型的 RPM 曲线通常用于旋转机械振动分析。 使用 RPM-频率图可视化数据 可以使用函数 rpmfreqmap 在频域中可视化振动信号。 分析数据以确定直升机舱内高振幅振动的对应阶次。 计算并返回数据的阶次图。 peakOrders] = findpeaks(spec,specOrder,'SortStr','descend','NPeaks',2); peakOrders = round(peakOrders,3)
随机振动(PSD)分析步骤 PSD分析包括如下六个步骤: 1.建造模型; 2.求得模态解; 3.扩展模态; 4.获得谱解; 5.合并模态; 6.观察结果。 以上六步中,前两步跟单点响应谱分析一样,后四步将在下面作详细讲解。Ansys/Professional产品中不能进展随机振动分析。 3扩展模态 无论选用子空间法、Block Lanczos法还是缩减法,都必须进展模态扩展。关于模态扩展,《动力学分析指南—模态分析》局部“扩展模态〞一节有详细讲述。 在功率谱密度分析时,将不生成载荷步3、4或5中超单元位移文件〔.DSUM〕。 使用SPRS分析中一样的选项来显示结果。 注意:在随机振动分析中,”应力”并不是实际的应力而是应力的统计值,由PLNSOL命令显示的节点平均应力可能是不合理的。
【实例简介】 利用MatLab-Simulink 仿真 了不同减振器阻尼系数和不同悬架刚度下车身加速 度、悬架动挠度、车轮动载分别对于路面速度激励振动 响应的幅频特性, 从而为半主动悬架和主动悬架的优 化提供必要的理论支持.关于汽车振动与MATLAB的案例,大家都可以下载看看, 3 M at lab 47 2基于 Simulink车辆振动响应幅频 特性分析 Simulink Add2 To Workspace 1 Add4 Derivative To Workspace3 Random To Workspace Number Simulink 2.2 2000N/(m/s) k 16300N/m10000 49 3结语 1/4 Simulink [η靳跷雄.汽车振动分杌M].上海:同济大学出版社,2002:92-9 [2余志生.汽车理谢M].北京:机械工业出版社,2006230-232 [3丁玉庆.汽车振动系统的简化及数学模型的建立 [J.南京理工大学学报,2001,25(4:391-394 [4朱明武,李永新测试信号处理与分析[M].北京:北京航空航天大学出版社,206:92-10 S李丽莉,过永德汽车振动系统的简化及其响应模拟]
首先声明,对于振动分析,本人是菜鸟。所以本文中可能有错误,或者不够专业和严谨。 最简单的振动检测指标是所谓通频值(Overall vibration value)。 该值越大,反映振动越大。 通频值和波峰因素振动仪表的方法的好处是产生一个单一的值来反映机器的健康。 如果和低频振动信号混合在一起。高频信号难以辨别。 我的项目 振动数据IEPE采集器 使用STM32F429 +ads127l01 实现IEPE 压电振动传感器ADC 采集,通过UDP 将数据传送到PC机。
1、内容简介 1、汽车传动系统的力学模型的讨论 2、SIMULINK介绍 3、(激励源分析并建立相应的SIMULINK模块)包括发动机动力源模型,行驶工况等 4、分析扭振特性 5、提出改进手段并比较改进前后系统扭振响应 传动系统的振动主要有横向振动、扭转振动、纵向振动。并且汽车传动系统的扭转振动是一个非常重要的振动形式。当汽车制动、起步、换档时,这些非稳定工况下汽车传动系由于受到非周期的冲击性干扰力而产生的振动。 汽车动力传动系统自由振动分析计算主要就是对汽车动力传动系统的自由扭转振动性质进行建模、计算、分析,这个过程只关注和研究汽车动力传动系统的本身具有的固有振动特性,包括两方面的内容,即系统固有振动频率和在该振动频率下与之相应的振型 因为汽车动力传动系统各总成部件几乎不具备阻尼量,基本不会对系统自由振动性质带来任何干扰,所以在建立汽车动力传动系统扭转振动模型时我们可以将系统简化为无外界扭转激励并且没有阻尼,这就是分析需要的自由扭转振模型 3、仿真分析 untitled.slx 4、参考论文 基于发动机激励的汽车起步离合器接合的动力传动系统扭转振动研究_刘强 基于离合器激振的汽车传动系扭转振动研究与试验_周正飞 基于商用车的动力传动系统振动特性研究
SE测量与传统的振动分析有着根本意义上的区别,对于传统的振动测量,检测信号在振动传感器的频率响应曲线的线性范围内。对于SE测量,它所检测的信号通常在工业机械设备上预装传感器的频响范围之外。 相比之下,SE的检测电路通过峰峰检测器保留了故障部分的严重性,通过选择的衰减时间常数提高了检测频率及其倍频下信号的基础分析能力。如图3所示。 图3:SE的峰峰检测器 SE测量中的衰减时间常数是一种测量最大频率方法,对于具备gSE功能的单元或软件,将会自动选择该参数设置。衰减时间常数决定了SE峰峰检测器出来的锯齿状信号的形状。 传统的振动分析在做状态监测及故障诊断时,依然是主要数据来源。所以在采集gSE数据时,其他的振动数据也应当同时采集,甚至包括转速、流量、压力等其它过程数据。 振动分析最常用的就是振动频谱分析,gSE也具备频谱分析。在振动频谱分析中,边频和倍频测量经常应用于叶片通过频率、齿轮啮合以及轴承特征频率分析等。这种情况对于gSE谱分析同样奏效。
基于 MATLAB 的机械振动分析研究 刘鸿智 渊鹤 壁 职 业 技 术 学 院 袁河 南 鹤 壁 458030冤 摘 要:矩阵工厂的应用是在关于机械振动的问题应用,这说明矩阵实验室的应用可以用来解决一些在机械振动方面的比较复杂的计算和作图等问题 矩阵实验室对解决机械振动方面的问题有着很多的作用。所以说,在一些机械振动方面的问题解决可以大力推广矩阵实验室的使用。矩阵实验室对机械振动的一些系统理论的分析或研究有着一些特定的步骤。 一些系统运用矩阵实验室软件中的数值积分法来对该系统作出分析。 关键词:机械振动;MATLAB软件;分析 矩阵实验室是对于机械振动问题处理及数值计算的分析软件。 这一软件对数值问题有很大的分析功能,可以对一些数据进行各种程度的分析,在分析计算的过程中得到所计算的问题的各个步骤的答案并对其答案进行验证,看其是否在所能接受的误差之内,如果这个答案不在所能接受的误差之内
引言 简谐振动分析(harmonic vibrational analysis) 是量子化学计算中一项常用的技术手段。一方面,这种振动分析可以给出红外、拉曼等振动光谱。 另一个方面,简谐振动分析可以帮助我们确定结构优化过的体系在势能面上驻点(stationary point)的性质。假如振动分析得到的振动频率都是正值,那么此时体系位于能量局部极小点处。 对于一个含有N0个原子的孤立分子(比如水分子),它的振动模式是比较容易理解的,一共有3N0−6个(直线型分子为3N0−5)。 就拿孤立的水分子和水二聚体来说,水分子有如下的三个振动模式(N0=3, 3N0−6=3):(1) HOH夹角弯曲振动,(2)OH键对称伸缩,以及(3) OH键非对称伸缩;对水二聚体来说,它一共有12个振动模式 实例 在这一节中,笔者将对三种不同的GSVA方法应用场景进行介绍:(1) 处于能量极小点体系的GSVA分析;(2) 处于过渡态体系的GSVA分析;(3) 柔性扫描路径下的GSVA分析。
随机信号的功率谱分析是一种广泛使用的信号处理方法,能够辨识随机信号能量在频率域的分布,同时也是解决多种工程随机振动问题的主要途径之一.Matlab作为大型数学分析软件,得到了广泛应用,目前已推出7 ,也即我们通常所定义的自功率谱.实际上经分析发现,工程随机振动中功率谱标准定义[1]与Matlab中psd函数算法有所区别,这一点Matlab的帮助文档没有给出清晰解释.因此在使用者如没有详细研究psd ,分别采用原始的psd函数与修正后的psd函数分别对其进行功率谱分析,对比了两者结果的差异,证实了本文提出的修正方法的有效性.1随机振动相关理论1.1傅立叶变换求功率谱理论上,平稳随机过程的自功率谱密度定义为其自相关函数的傅立叶变换 (2)所示:xT(t)=x(t),0tT0,其他(2)其中,t为采样时刻,T为采样时长,x(t)为t时刻的时域信号值.由于xT(t)为有限长,故其傅立叶变换A(f,T)以及对应的逆变换存在,分别如式(3) 、(4)所示:A(f,T)=+-xT(t)e-i2pftdt(3)xT(t)=+-A(f,T)ei2pftdt(4)由于所考虑过程是各态历经的,可以证明:Sxx(f)=limT1TA(f,T)2(5)在实际应用中
振动台控制基础Base(产品固定在振动夹具上的位置)的振动加速度,产品内部元器件M(如PCB板、电容、电感、芯片等)受到基础的强迫振动后产生相应的振动响应,从而和基础发生相对位移。 04 — 基础简谐振动下,M低频响应 令,基础Base的位移是小于自然频率fn,幅值为1的正弦信号,如果只考虑求解稳定项的话: 则,M的位移: 幅值比为1.1,相位差为0rad(图3右图); 则 ,M的相对位移: 幅值比为0.1,相位差为-0.1rad(图3左图)。 图3 即,M和Base运动幅值和方向一致,几乎没有相对运动,较安全。如图4。 ? 图4 图5是方程的精确解。 图11 视频3是图11的视频展示: 视频3 07 — 毫无底线的硬广告 有些产品在振动台上做耐久试验时,需要运转起来或带载进行。不久前我们进行了三合一电机(即电桥)在振动台上的试验。
“在振动噪音的测试分析过程中,获得准确的转速信息是频谱分析的前提,但这不是必须的。 本文主要介绍旋转机械频谱分析的一些基本概念,然后顺带利用这些特性来反算转速” 01 — 转速 & 振动 原始信号 图1b.是直列4缸发动机上某测点的振动时域信号,图1a.是同时采集的用来计算转速的时域信号 图2 02 — 实际转速 & 名义转速 首先,用图1a.各自数据块内的数据来计算转速(算法见前一篇文章),得到的结果如图3,细节如图4。 图3 ? 图12 以上,瀑布图,阶次,Peak-hold图,阶次Slice图,是旋转机械频谱分析的一些基本概念及结果。
然而对于CFOUR、MOLPRO、BDF等较少使用的量子化学程序计算的振动分析的结果,PyVibMS支持通过先载入XYZ坐标文件、再载入mode文本文件的方式进行振动可视化。 本文介绍一种不需要用户编写脚本制作mode文件就可以对非主流量子化学程序计算得到的振动分析结果进行可视化的方法。 3. 3.2 Molpro 本例的文件位于PyVibMS文件夹的examples/with-UniMoVib/Molpro目录下,其中ch4.inp为甲烷分子的结构优化+振动分析输入文件,输出文件有两个,分别是 结语 本文介绍的UniMoVib+PyVibMS方法可以让我们更方便地对PyVibMS原生支持之外的量子化学程序计算得到的振动分析结果进行可视化。
不知不觉中又到了年尾~,近来,在力学所年会中听了两个很不错的报告,分别为:1.胡文瑞院士讲述的引力波探测:作为八十五岁高龄,依然工作在科研一线,应该属于传说中有追求的那波人吧;2.丁虎老师讲述的连续体非线性振动 调研可知,能量俘获主要的路径有:光伏、压电、热电以及电磁等,后续通过相应的辅助电路实现能量存储;报告中,丁老师对振动能俘获相关的工作进行了介绍,实现了外界机械能(人体运动能、振动能)与电能之间的转换,具体如下所示 型悬臂梁结构(二自由度压电能量采集器)相较于单振子模型,具有更高的频率带宽,拓宽了能量采集的范围,得到了黄永刚院士的好评;图b表述为基于非线性弹簧的能量俘获系统,2009年,Ramlan R 对该系统进行了分析 隔振在工程中具有广泛的应用,例如:为了让用户具有更好地驾驶体验,汽车在结构设计过程要对发动机的振动进行隔离;日常生活中,通过添加软垫片实现电机振动的隔离;前段时间很火的量子计算机,实验平台要有非常好的隔振能力 ,对于连续体振动,第一感觉是敬而远之,~ 附1、参考文献:王祖尧,磁悬浮能量采集非线性动力学研究 [D],上海大学; 附2、想带你看晴空万里,想大声告诉你我为你着迷~
“振动耐久试验,是在振动台上进行的长时间振动试验。本文及之后的几篇文章将详细介绍振动耐久试验的几种常用试验类型。” 05 — 一个细节引起的问题 从视频1,视频2的最后可以看到:不论是线性扫频,还是对数扫频,用FFT的方法,计算出的峰值和峰值频率总是和预设曲线存在一定偏差,如图3。 例子中的时间窗口是0.25s,则FFT频率分辨率为4Hz,而图3中的正弦信号频率为109.68Hz,所以FFT取到的峰值频率为108Hz,那么峰值也就和实际峰值存在偏差,这种偏差即使在FFT前使用窗函数也会存在 图3. FFT计算,峰值及峰值频率偏差 06 — 问题的解答 上一节的问题,如果用独立的数采系统进行振动采集的话,均会遇到,但是工程中这些偏差问题不大。 该方法的具体计算可参见之前的文章2,文章3。 ? 图4.
判断兼容 浏览器对振动API的支持情况,一个好的习惯就是在使用之前要检查一下当前你的应用环境、浏览器是否支持振动API。 振动API基础应用 这个navigator.vibrate函数可以接受一个数字参数,也可以接受一个数字数组,当使用数组参数时,奇数位的数值是震动秒数,偶数位为等待秒数。 // 振动1秒 navigator.vibrate(1000); // 振动多次 // 参数分别是震动3秒,等待2秒,然后振动1秒 navigator.vibrate([3000, 2000, 1000 对navigator.vibrate方法的调用并不会引起手机循环振动;当参数是一个数字时,振动之后发生一次,然后就停止下来。 当参数是数组时,震动会按数组里的值震动,然后就停止振动。
在振动台上,我们常用加速度控制。所以,要将位移/位移的频响(图1)转换为位移/加速度的频响(图2)。 ? 图1 工程中,该频响函数(图2右图)可以用来直接计算相对位移响应。 ? 图3 Duhamel积分则直接从时域输入信号得到了时域响应信号(如图3红色箭头)。 特别是对于长时间的振动,频谱计算方法是可行且常用的。 对于正弦扫频、宽频随机、正弦叠加随机,都可以用频响函数来计算相对位移响应。 图11是对一个时域信号的过零点峰值统计举例:首先统计了0.5s的数据,如果想要延拓到1.5s,只要对统计的数据*3即可,如图11右上图红色虚线。 ? 至此,关于振动台上振动试验的话题也告一段落。
“振动耐久试验,是在振动台上进行的长时间振动试验。本文将详细介绍振动耐久试验中的宽频随机。 由于随机信号多在频域上进行分析,而大家往往对时域信号更容易有直观的理解,所以本文多将时域和频域结合起来讲解,以方便理解” 01 — 随机信号的机理 振动台的随机激励,实际上是一种伪随机,即幅值固定,相位随机 图2 这是我们认识振动台上宽频随机信号的基础。 02 — 随机信号的生成 已知功率谱密度曲线PSD,即图3中红色圆圈连线。(随机信号多采用PSD,请参见之前的文章),如何生成宽频随机信号? 03 — 随机信号的频谱分析 接下来,振动台上的随机信号是如何作频谱分析的呢? 1. 在振动台的控制系统中,平均次数在DOF参数中设置,图8,图9中设置的平均次数为5。 3.
其主要特点是:传感器平时处在低功耗状态、传感器可以随时响应远程主机控制命令、传感器可采集特征值或者原始加速度数据 lora 技术,提高了传输速率多振动(或者配合电流电压等)传感器同步采集功能一、安装方式的选择根据不同的使用环境 不同的安装方式操作难易程度不同,传递高频振动信号的能力也存在明显差异。安装方式示意图,从左至右依次为:螺柱、粘合剂、磁座我们将传感器和传感器的安装方式合并起来,称之为一个测量系统。 首先我们可以简化此处的测量系统为一个单自由度振动系统②,系统的固有频率fn则取决于系统质量m和系统刚度③k,三者之间的关系可以用以下公式表示:简单来说,也就是系统质量m越大,系统固有频率fn越小;系统刚度