理療床身模態(tài)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、本文闡述了模態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用和研究的最新進(jìn)展。針對KM01型溫?zé)崂懑煷苍谑褂眠^程中存在局部振動(dòng)和噪聲偏大的現(xiàn)象，對理療床進(jìn)行振動(dòng)信號的虛擬采集，建立了理療床身結(jié)構(gòu)的有限元模型，運(yùn)用有限元方法對理療床身進(jìn)行模態(tài)分析，以了解理療床身存在共振為目標(biāo)，采用拓?fù)鋬?yōu)化和試驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式對理療床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，最終得到了可行的理療床身優(yōu)化方案。本文所做的主要工作有以下幾個(gè)方面：
　　 （1）理療床振動(dòng)信號采集系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)?；贚abView平臺(tái)設(shè)計(jì)理療床振動(dòng)信號采集系統(tǒng)，并介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與配置及軟件設(shè)計(jì)。采集床身上數(shù)點(diǎn)振動(dòng)加速度信號，F(xiàn)FT變換成頻譜加以分析。
　　 （2）建立理療床身的有限元模型。以理療床身結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立了床身的CAD模型，將其導(dǎo)入HyperWorks后建立了CAE模型并分析了建模過程中要注意的問題：包括幾何模型的整理、單元的選取、焊點(diǎn)的處理、邊界條件的確定等，并對模型質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。
　　 （3）理療床

3、身的模態(tài)分析。運(yùn)用有限元方法計(jì)算理療床身的自然模態(tài)。通過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)理療床身的前三階模態(tài)固有頻率都處在振動(dòng)電機(jī)的頻率變化范圍內(nèi)，證明確實(shí)存在共振，為床身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作提供了目標(biāo)和方向。
　　 （4）理療床身拓?fù)鋬?yōu)化。使用OptiStruct軟件，以一階模態(tài)固有頻率大于55Hz為約束，通過拓?fù)鋬?yōu)化的方法對理療床的支撐梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。通過改變理療床身的結(jié)構(gòu)來改變床身的固有頻率，使其避開振動(dòng)電機(jī)的頻率變化區(qū)間，來消除共振。結(jié)果呈

4、現(xiàn)了“V字型”的支撐形式。以此為依據(jù)對床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新建模并進(jìn)行模態(tài)分析，一階頻率大于55Hz，避開了共振區(qū)間。
　　 （5）理療床身板厚及形狀參數(shù)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及改進(jìn)設(shè)計(jì)。根據(jù)床身拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果，把床身的板厚及形狀作為優(yōu)化參數(shù)，以減輕床身重量和提高床身的第一階模態(tài)頻率為優(yōu)化目標(biāo)，找到影響模態(tài)頻率和床身質(zhì)量的主要因素，并確定因素的最佳水平，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　 本文的研究成果可對溫?zé)崂懑煷步Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)