瞬态面波勘探的研究论文

瞬态面波勘探的研究论文（精选4篇）

篇1：瞬态面波勘探的研究论文

1前言

面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。

人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。

1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“RayleighWaveDispersionTechniqueforRapidSubsurfaceExploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：

⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；

⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；

⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；

⑷地下管道及埋藏物的探测；

⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；

⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；

⑺公路、机场跑道质量的无损检测；

⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；

⑼场地土类别划分及滑坡调查等；

⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。

2勘探原理

面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。

在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。

综合分析表明R波具有如下特点：

⑴在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；

⑵在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；

⑶由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：

VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比；

此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；

⑷R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；

⑸质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；

⑹R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。

依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。

3野外工作方法

应用瞬态法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。

当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距△x应满足（λR/3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距△x内的采样点数的3倍，而大于在间距△x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。

当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的△x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的△x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。

震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。一般来说，偏移距应根据试验结果选取。就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。

由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。

4工程应用

西部大开发十大项目之一的黄河沙坡头水利枢纽位于黄河上游干流上，上距待建的大柳树坝址12.1km，下距青铜峡水电站122km，行政隶属宁夏回族自治区中卫县。主要建筑物由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高39.93m，坝长358.5m；副坝布置在黄河左岸Ⅰ级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长约1.5km。

测区地层岩性由上至下依次为：①覆盖层由全新统风积砂壤土、粉细纱和全新统冲洪积砂卵砾石组成；②下伏基岩由棕红色、紫红色砂质粘土岩组成，局部夹有砾岩。

为探测覆盖层厚度并进行地层划分，采用瞬态面波进行勘探。实测使用美国R24工程地震仪和4Hz低频检波器。室内数据处理使用SFKSWS软件，其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F—K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。

R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。

图1面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图

图2面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图

图1、图2为实测面波反演解释结果，其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的地层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，即表层风积粉细砂—中部砂卵砾石层—下部基岩。同时由图还可以得出：表层风积砂的瑞利波速度为150～250m/s，冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300～400m/s，而下伏基岩（棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等）的瑞利波速度则为440～760m/s，说明瑞利波（剪切波）速度随深度的增加而升高。

5存在问题

虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛，但实际工作中还存在以下问题：

⑴关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象，从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。因为理论的频散曲线，在介质分界面处只出现折点，对此还需深入研究和数值模拟计算；

⑵对于面波勘探深度的确定，目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度，此关系是一经验公式，但在实际工作中，应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整；

⑶测试深度相对较浅，一般情况下可靠的测量深度为20～30m，最深不过50～60m。当测试深度加大时，震源信号就必须具有足够的低频信号，目前尚难满足此要求。由于低频时的R波值很少，使得下部频散曲线的点相对稀少，所以对解释精度影响较大。就该问题笔者建议由原来的算术坐标系改为波长为对数的单对数坐标系，可使低频段频散点稀少问题得以改观。

⑷根据不同的勘测目的和要求，对产生R波的震源需作必要的改进和研究，以适应勘察的需要。如用锤子作震源时其低频值为10～20Hz左右，而用砂袋作震源时低频值为3～10Hz左右。

面波勘探作为一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地小、应用范围广等优点，但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断总结、完善和提高。

参考文献

⑴杨成林等《瑞雷波勘探》北京：地质出版社1993年

⑵胡钧等《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年No.2

⑶刘康和《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年No.2

⑷BarbaraA.Luke,etal.《ApplicationofSASWMethodUnderwater》《JOURNALOFGEOTECHNICALandGEOENVIRONMENTALENGINEERING》1998No.6。

⑸VahidGanji,etal.《AutomatedInversionProcedureforSpectralAnalysisofSurfaceWaves》

篇2：瞬态面波勘探的研究论文

瞬态面波在滑坡勘察中的应用

受百年罕见特大暴雨影响,达洲市达县桥湾乡倒虹村滑坡于09月05日失稳滑动,导致多处民居、工程设施破坏、变形严重. 为尽快恢复交通,保证当地居民的正常生产生活,及尽快恢复倒虹管线;为滑坡成因机制、发展趋势、后期治理方案的选择等提供参考依据,开展了瞬态面波勘探.

作 者：张德元 严震乾 黄子政 作者单位：四川省煤田地质工程勘察设计研究院,四川成都,610072刊 名：地质装备英文刊名：EQUIPMENT FOR GEOTECHNICAL ENGINEERING年，卷(期)：10(4)分类号：P624关键词：

篇3：瞬态面波勘探的研究论文

关键词：瞬态面波,测试,数据,资料

目前，我国铁路进入了全面高速发展阶段，铁路提速势在必行。但既有铁路随着多年的运营后，路基病害较多。如何采用快速、安全、无损检测方法，对既有铁路路基质量进行评价，为铁路扩能改造提供科学依据，是铁路部门急需解决的问题。其主要要求有:既不能影响既有线的正常运营，还必须在不破坏路基及轨道结构的基础上，在尽可能短的时间内完成检测与评价。这种特殊性使得当前新建路基质量检测及评价的各种常规方法均不能满足要求。瞬态面波法是一种新兴的无损检测技术，它可以在不破坏轨道与路基的工作状态、不影响列车运行的条件下进行，并且测试迅速，因此常被用作既有铁路路基检测，近年来得到了较大推广。

1 面波测试方法技术

1.1 测试原理

面波是一种特殊的地震波，它与常规地震勘探中的纵波(P波)和横波(S波)不同，是由体波相互干涉并迭加而成的一种低频率、高能量的次生波。面波在自由表面附近传播时，质点在波传播方向的垂直平面内振动，振动轨迹为椭圆轨道，所以面波亦称为瑞雷波。瞬态面波法是在地面产生一个一定频率范围的瞬态激励，在离震源一定距离的观测点A记录到的瑞雷波是f1(t)，根据傅立叶变换，其频谱为:

在波的前进方向上与A点相距为Δ的观测点B同样也记录到时间信号f2(t)，其频谱是:

则有:

其中，VR(ω)为圆频率为ω的瑞雷波的相速度，式(3)也可表示为:

其中，为F2(ω)和F1(ω)之间的相位差。

比较式(3)和式(4)，可得出:

所以只要知道A,B两测点间的距离Δ和每一频率的相位差，即可求出每一频率的相速度VR(ω)，从而得到勘探点的频散曲线。

通过对A,B两观测点的记录作相干函数和互功率谱的分析，当我们已知频率为f的瑞雷波速度VR后，它相应的波长λR为:λR=VR/f，根据弹性波理论及半波长理论可知，勘探深度H为:

由式(6)可知，频率越高，波长λR越短，勘探深度越小;反之，频率越低，波长λR越长，勘探深度越大。因此两个观测点之间的距离Δ也要随着波长的变化而改变。

由上可知，瞬态面波的基本特点为:1)瑞雷波在介质表面具有频散性;2)瑞雷波的测试深度为半个波长;3)瑞雷波的能量占全部波动能量的2/3，但瑞雷波的能量衰减要比横波和纵波慢得多;4)瑞雷波速度近似等于横波速度，VR=(0.87+1.12v)Vs/(1+v)，一般土层的泊松比为0.45～0.49，则VR=0.95Vs。影响横波速度的主要因素是介质的密度及弹性力学参数，因此，瑞雷波的波速同样与介质的密度及弹性力学参数紧密相关。瞬态面波技术就是利用瑞雷波的频散特性和传波速度与岩土物理力学性质的相关性来解决实际工程问题。其测试原理见图1。

1.2 工作方法

瞬态面波检测分现场数据采集和室内资料解释两个阶段。

现场测试系统包括激振源、检波器、放大器、数据采集和分析系统。测试前应进行现场试验，主要包括干扰波调查、仪器和检波器系统的一致性检查和震源试验。面波检测布置包括测线布置和排列布置两部分，布置的原则是避免干扰，尽量真实地反映地基情况，根据现场实际条件确定合理的偏移距、道间距等。面波采集记录的质量是检测成果质量的重要环节，应设置合理的采样点数、采样间隔，以便采集到高信噪比的记录，为以后的成果分析打下基础。现场数据采集完成后便进入资料解释阶段，一般通过专门的面波解释软件来进行。首先对实测波形(时间域内)进行二维傅立叶快速变换，得到F—K域(频率—速度)变换图，并由此求取频散曲线，通过对频散曲线反演拟合，得到地层的厚度及对应的瑞雷波速度值。

2 应用实例

2.1 概况

集通铁路全长900余千米，多数地段穿越草场、沙化地段，路基病害较多。受铁道第三勘察设计院集团有限公司委托，我院承担了集通铁路桩号K0+000～K140+220、桩号K260+000～K370+900两处51个路段，共计23.4 km的瑞雷波法路基检测工作。

2.2 数据采集

本次工作使用美国产的NZXP-24工程地震仪来进行野外数据采集，测试点距30 m，单边激发，12道接收，检波器为重庆地质仪器厂生产的4 Hz低频检波器，道间距0.5 m，采样间隔为0.25 ms，记录长度256 ms。由于工程线路较长，地质条件变化较大，为了能够准确采集原始数据，通过多次现场试验，决定采用两种采集装置:在桩号0+000～K73+500段采用18 kg大锤作为震源，偏移距为0.5 m;在桩号K73+500～K370+900段以后采用60 kg落锤作为震源，偏移距为3 m。

工作前所用检波器均做了道一致性检查，仪器设备处于良好工作状态，所获取的数据准确无误，典型原始记录如图2，图3所示。

2.3 资料处理

瑞雷波的资料处理采用中国核工业集团公司北京地质研究院编制的sws NZ12a及join ZVFAI12面波处理系统，其主要流程为:面波数据资料预处理→生成面波频散曲线→频散曲线分层、反演面波速度及确定层厚→生成瑞雷波速等值线断面图。

1)面波数据资料预处理:调入采集记录，检查采集参数的输入;检查记录中面波多振形组分的发育情况，尤其观察基阶波组分和干扰波的发育情况，选用利于提取基阶波组分的时间—空间窗口，对合格记录中的坏道予以处理。2)生成并提取面波频散曲线:对基阶面波选用合理的时间—空间窗口，在F—K域中的等值线图上确认频散曲线，并转换为速度—深度域的频散曲线。3)频散曲线分层反演:频散曲线反映了面波速度随深度的变化情况，可根据波速划分地层。频散曲线的分层应根据曲线的曲率和频散点的疏密变化综合分析，分层完成后反演计算地层速度和地层厚度。4)生成波速等值线断面图:输入测点的面波频散曲线文件及测点坐标、高程，生成剖面数据文件，利用Surfer8.0绘图软件绘制生成面波速等值线断面图。

2.4 成果分析

成果分析主要是通过分析各剖面的瑞雷波波速成果图，利用瑞雷波的传波速度与岩土物理力学性质的相关性，从瑞雷波速度的角度对基床状态的稳定性进行评价。其判释原则为:

VR<130 m/s，铁路基床土体密实度较低，基床质量稳定性差，急需进行加固处理;130 m/s≤VR<160 m/s，铁路基床土体密实度稍低，基床质量稳定性稍差，需进行加固处理;160 m/s≤VR<190 m/s，铁路基床土体密实度一般，基床质量稳定性一般;190 m/s≤VR<250 m/s，铁路基床土体密实度较高，基床质量稳定性较好;VR≥250 m/s，铁路基床土体密实度高，基床质量稳定性良好。

以桩号K10+525～K11+005及桩号K260+000～K260+480段为例。

1)桩号K10+525～K11+005段:该段为浅挖方段，道碴厚约50 cm～55 cm，在右侧路肩布置工作。此段瑞雷波低速区域分布较大，尤其在K10+760～K11+005间，低速区域延伸至4 m以下，且形成闭合低速异常，波速小于130 m/s，表明路基基床土密实度低，基床存在沉降，基床稳定性差。瑞雷波波速断面图见图4。

2)桩号K260+000～K260+480段:该段为填方段，路基高约1 m～3 m，道碴厚约40 cm～50 cm，此段瑞雷波速分层性相对较好，0 m～2 m大部分波速在160 m/s以下，表明基床密实度较低;2 m以下波速大于160 m/s，表明基床密实度较高，基床稳定性一般。瑞雷波波速断面图见图5。

2.5 结果验证

瞬态面波法路基检测完成后，在38段共计16.22 km长度基床稳定性存在异常地段，分别采用地质雷达、EVD等方法进行复核检测，复测结果与瞬态面波法检测结果一致。

3 结语

瞬态面波技术近年发展较快，是一种新兴工程物探技术，它利用瑞雷波在层状介质和不均匀介质中的频散特性，以及其传播速度与介质的物理力学性质密切相关等特点，被广泛应用于既有铁路基床检测。实践表明，瞬态面波技术具有快速、安全、无损、高效等技术优势，在工程检测领域中具有良好的应用前景。

参考文献

[1]杨成林.瑞雷波勘探[M].北京:地质出版社,1993.

[2]何樵登.地震勘探原理和方法[M].北京:地质出版社,1986.

[3]王振东.浅层地震勘探应用技术[M].北京:地质出版社,1988.

[4]JGT/T143-2004,多道瞬态面波勘察技术规程[S].

[5]张献民.瞬态面波测试技术及其在土木工程中的应用[J].河北工业大学学报,2000(1):11-16.

[6]杨新安,李怒放,李志华.路基检测新技术[M].北京:中国铁道出版社,2006.

[7]方谦光,潘瑞林.利用瑞雷波进行铁路路基稳定性检测的理论基础及应用[J].铁道学报,1999,21(4):67-72.

[8]李海.瑞雷面波技术在铁路上的应用[J].物探与化探,2002,26(2):160-162.

篇4：瞬态面波勘探的研究论文

一、引言

叉车驾驶室空调压缩机通过一个固定支架安装在发动机上，由于发动机本体振动很大，导致此支架会发生振动疲劳断裂，怎样设计、分析此支架一直是困扰CAE 工程师的难题。基于频域的振动疲劳计算理论和方法已经比较成熟，但是如何获得支架在寿命周期内的载荷谱密度函数同样也是一个工程难题，导致很难在工程上应用；本文主要通过研究加速度强迫响应的时域瞬态动力学来计算应力的时间历程，并与试验测试应力对标，对标的结果令人满意，所以证明此方法可以指导类似产品的分析、设计工作。

二、瞬态动力学的计算原理和流程

瞬态动力学有限元分析需要结构的质量、刚度和阻尼来表征系统的动态特性，同时也需要获得动载荷的时间历程数据，动载荷可以为力、位移、速度和加速度，在工程中测试基础传到结构的加速度是比较容易实现的，因此可以选择基于加速度强迫响应来计算结构的瞬态动力学特性。瞬态动力学法一般包括直接法和模态叠加法，直接法的最大缺点是在每一个时间步长里求解，占据了大量CPU 时间，当模型比较大的时候就会令人望而却步，此外也需要很大的硬盘存储空间；模态叠加的瞬态动力学法就比较适合大型结构CAE 分析，首先计算结构的模态，然后再根据模态叠加原理计算系统响应，这样可以节约大量的计算时间，但是硬盘存储仍然是个难题。一个巧妙的解决方法是，首先在有限元软件（例如OptiStruct、Nastran）中选择基于加速度强迫响应的瞬态动力学法计算输出模态坐标，然后计算相应约束状态下的结构模态，最后在疲劳计算软件（例如ncode、LMS Durability）中匹配相应的模态坐标和模态，再提取关键位置处的应力变化时间历程。使用此方法动载荷获得比较容易，计算时间短，也不需要占据大多的硬盘空间，因此有很高的工程应用价值。

三、空调支架应力测试研究

根据前期市场反馈的空调支架断裂状况，在断裂位置贴了两个应变花，同时检测发动机和空调支架安装处的振动加速度。测试仪器选择 HBM公司的eDAQ，测试工况为车辆定置，空调在开启和关闭两种状态下，发动机从低怠速（800rpm）匀加速到高怠速 （2400rpm），图 1、图 2为应变花、加速度放置位置，图 3为空调关闭状态下两个应变花每个通道测试应力值。数据表明在发动机均加速过程中存在明显的共振现象，共振时的应力峰值很大，因此可判断空调支架断裂是典型振动疲劳问题。表 1为空调在开启和关闭状态下每个通道应力值峰值对比情况，可观察到这两种工况下应力峰值相差不大，也就是说应力大小与空调开关状态没有太大关系，主要与发动机振动关系最为密切。

四、空调支架的 CAE模型修正

由于空调支架上安装的压缩机质量和质心位置没有准确的数据，初步建立的有限元模型进行模态分析，有限元模态与试验模态测试结果存在较大差距，试验模态第一阶模态频率为 60Hz、第二阶模态频率为 86Hz。在本文中采用 Optimus软件驱动 OptiStruct优化调整 CAE模型，选取压缩机质量、质心三坐标位置为四个设计变量，优化目标为有限元计算前两阶模态频率分别与试验模态前两阶模态频率之差的绝对值和为最小化目标，图 4为 Optimus软件中的优化流程图，优化算法选取非线性序列二次规划方法，经过 10次迭代优化后的有限元模态的第一阶模态频率为60.03Hz、第二阶模态频率为 86.14Hz，图 5为优化后前两阶模态的模态振型图。

五、空调支架振动应力瞬态动力学分析

测得空调支架和发动机安装处的加速度作为强迫激励，在 Altair HyperWorks采用瞬态动力学法求解结构的瞬态响应并输出模态坐标结果，空调支架结构的模态阻尼比设置为 2.5%，然后在 ncode软件中匹配模态坐标和相应模态，再提取与测试应变花相同位置处（图 6）的应变时间历程数据如图 7所示。表 2中仿真与测试应变花各通道应力峰值对标的结果令人满意，在应力峰值较大的 3-5通道，仿真与试验值非常相近，最大误差为 7.2%，这说明瞬态动力学法计算结构的振动应力精度较高，结果可靠。

六、空调支架结构改进方案及试验验证

依据上述试验和 CAE分析可知，原始空调支架结构的第一阶模态频率较低，容易与发动机 2阶激励发生共振，因此需要增加原结构的刚度提升第一阶模态频率，图 8为改进结构模态分析的得到前两阶模态振型图，第一阶模态频率为78.2Hz，第二阶模态频率为 99.5Hz。改进后方案再通过瞬态动力学分析和试验测试得到在发动机匀加速过程中的关键位置处应力峰值，并对比试验与仿真振动应力峰值。图 9、图10如改进结构的测试应变花位置和仿真虚拟应变花位置，图 11、图 12为改进结构测试与仿真得到应变花每个通道的应力值，其中瞬态动力学计算中的模态阻尼比还取 2.5%。从结果上看空调支架仍然与发动机 2阶激励发生共振，但是共振状态下的应力峰值比原始结构要小很多，实测最大值也就在 44MPa，远低于材料的疲劳极限强度，已经满足设计要求。改进后的空调支架结构切换原始结构装车给用户使用一年多，至今没有反馈断裂问题。表 3给出改进结构测试与仿真的应变花各通道应力峰值的对比情况，数据表明仿真与测试应力很接近，误差在可接受的范围内，这更加充分证明瞬态动力学法计算振动应力比较准确、可靠。

七、结语

本文通过应力测试试验和 CAE仿真分析等手段，针对某叉车空调支架振动疲劳断裂问题，研究基于加速度强迫响应的瞬态动力学法计算振动应力，并通过空调支架改进前后的测试和仿真的对标分析，充分证明此方法快速、高效和准确，具有很高的工程应用价值，可以用于类似空调支架等发动机安装附件的振动应力分析。 IM