具有競爭力的公司總是在不斷找尋管理風險的方法。無論是進行根本原因分析，部署新設備，評估損壞的部件，還是安裝不同的硬件

-–? 知識就是力量。

 

本文討論一種高回報的方法，可以在只使用有限元分析（FEA）方法一小部分的時間來解答許多振動測試問題。當您用它來掌控振動的風險，降低分析成本或驗證FEA結果時，您將可能成為一個真正的游戲規則改變者。

FEA需要精確的模型幾何知識，有關部件的材料屬性，并了解部件是如何被約束的，這可能需要花費數周的時間才能完成。如果所涉及的部件有內部通道或由各向異性材料制成，則需要花費的時間將會更多。當涉及到振動造成的故障時，頻率和振型可能是評估風險和起因所有需要的。振型有時可以顯示裂紋位置，傳播方向與特定驅動或頻率的關系。

加快分析的一種方法就是通過測試來測量頻率和振型，以避免復雜的FEA方法。您可能已經知道沖擊測試(ping或tap測試)是一種很好的測量頻率的方法，但是您知道一系列的沖擊測試可以被處理來確定振型嗎？更讓人信服的是，您不需要振動臺，全息設備，甚至實驗室來做這些測試。

Stream?Lion?Design旨在了解如何有效地測試并且可以用來確定壓縮機的定子葉片振型和固有頻率。該模態實驗是將新測試方法與FEA結果進行比較，以了解CI公司開發的EDM?Modal 模態分析軟件是否適合該工作。

除了更快的分析速度，這里是其它一些振動測試方法的優點：

• 能夠對已實際安裝的部件進行模態研究
• 繞過了解材料屬性的需求
• 不需要做3D結構掃描
• 容易研究空心和/或單晶體的設計

在這里，我們將對比EDM?Modal和FEA方法，以幫助您確定這種類型的振動測試對于您的項目是否有意義。該示例使用燃燒渦輪機前級壓縮機定子葉片。

EDM模態分析方法(頻率和振型的測試)

一旦定子葉片安裝在工作臺上(固定在燕尾上)，則可以使用標尺粗略地測量弦和跨度。另外，我們使用由美國晶鉆儀器公司自主研發的無線超小型動態數據采集儀Spider-20E負責實時采集記錄振動測試數據，這些測量是必要的，由此可以在EDM?Modal模態測試軟件中近似的表示該部分的幾何結構。該軟件使用簡化的幾何模型來建立測量網格，用于確定測量錘擊和響應的位置。振型的動畫也將使用此輸入的幾何模型。

在這種案例中，構建具有13X7的測試網格幾何模型。使用模式和標記將建模的網格轉換到實際的翼型表面。接下來，通過在相同位置進行錘擊而按序移動加速度計導不同響應點的測試，來完成一個移動響應點的測試。EDM?Modal然后組合所有的測量來確定頻率，阻尼系數和振型。

在經過兩個小時的測試之后振型就已經可以用來進行審核了。

這里是一些結果。以下的這些圖形顯示了振型動畫在未變形幾何結構上疊加的結果。翼型的末端方向是在屏幕頂部的受約束端。

復雜的振型包括彎曲和傾斜兩條

第4階彎曲(4F)

從開始到完成，使用EDM?Modal模態分析軟件整個過程不到一天的時間。這比使用FEA方法通常所需的時間更短 –?特別是當您考慮生成所需的3D掃描和建模工作時。

 

有限元分析（FEA）方法

一旦EDM?Modal模態測試方法完成，使用FEA分析相同的部件。使用FARO?Edge?ScanArm?和激光線性掃描儀掃描葉片。CAD幾何模型是使用Geomagic?DesignX?構建的，而FEA是使用ANSYS?來完成的。

下圖顯示了前10階定子葉片固有頻率的FEA結果。顏色代表正和負模態位移，有助于識別振型。模態8和10是第4階彎曲和彎曲/條紋模式。正如你所看到的，它們與EDM?Modal方法比較的話，結果吻合相當好。

在這種情況下，檢查頻率一直到2500Hz的頻寬。發現EDM Modal和FEA得到的頻率彼此相差在1%以內。這是一個極好的相關性，特別是因為FEA的工作涉及材料和幾何結構的近似處理。由此，EDM?Modal測試結果為FEA提供了一個很好的驗證工具。

 

總結

如果你的項目能夠從了解頻率和振型中獲益，那么，EDM?Modal測試方法可能正是您所需要的。受益點包括：

• 非常快速和準確
• 不需要詳細的3D模型
• 不需要材料屬性
• 可用于驗證FEA結果

如果您有任何問題或者您打算在您的項目中使用該技術，請隨時聯系我們。

杭州銳達數字技術有限公司翻譯提供，原文來自：http://streamliondesign.com/wp/186-2/