模态耦合与能量馈入两种摩擦尖叫机理关系

模态耦合和能量馈入是当前重要的两个摩擦尖叫发生机理理论,但是对于两种理论之间的关系尚未有针对性的开展研究.针对一种典型的集总参数柔体刚体组成的摩擦振动副,建立2自由度摩擦振动动力学模型;推导了系统产生不稳定模态耦合的条件,并分满足模态耦合条件、满足临界模态耦合条件和不满足模态耦合条件3种情况分析了模态耦合理论与能量馈入理论之间的关系.结果表明:能量馈入依赖于模态耦合理论,而不是一种摩擦噪声机理理论.     

干摩擦阻尼对失谐叶盘系统受迫振动的影响

针对目前含非线性干摩擦阻尼结构的失谐叶盘系统振动特性研究中,非线性干摩擦接触模型的建立及高自由度非线性系统的求解问题,采用抗混叠时频域融合算法和三维微滑移摩擦接触模型,对某含有非线性干摩擦阻尼结构的失谐叶盘系统的受迫振动响应进行计算分析,研究了干摩擦阻尼结构对失谐叶盘系统受迫振动响应的影响,并对含接触面非线性干摩擦失谐和叶盘系统失谐耦合作用下的双重失谐叶盘系统的振动特性进行了研究。结果表明:非线性摩擦阻尼结构对失谐叶盘系统的振动有抑制作用,在文中参数条件下振幅平均下降了9.53%; 摩擦阻尼结构对失谐叶盘中每支叶片的减振效果存在差异,每支叶片达到最佳减振效果时所对应的最优初始正压力不同; 接触产生的摩擦失谐对失谐叶盘系统同样有减振的作用; 当接触面法向刚度失谐与叶盘系统的失谐强度和失谐量分布相同时,摩擦阻尼减振作用比摩擦力协调时减弱,在文中参数条件下振幅平均下降量减少了3.45%。     

微型精密球轴承摩擦力矩瞬态数据采集与分析系统

对微型精密球轴承摩擦力矩瞬态数据采集与分析系统的硬、软件及系统的功能与运行情况作了简要的介绍     

单螺杆泵采油系统杆柱瞬态动力学模型及应用

抽油杆柱运动的数学模型是油井生产系统优化设计、动态特性预测及工况诊断的理论基础.对地面驱动单螺杆泵采油系统进行有限元分析,建立抽油杆瞬态动力学模型,克服以往静力学模型无法动态反映抽油杆柱受力和运动状态的缺点.利用Newmark直接积分方法对动力学模型进行求解,可获得任意位置处抽油杆柱扭矩载荷随时间变化曲线、任意时刻沿井筒侧向位移等.由于模型中运用经典碰撞理论考虑碰撞接触的影响,因此该模型可更加真实地反映抽油杆柱的受力和运动状态,同时为螺杆泵井扶正器设计奠定理论基础.利用该模型编制的软件在二连油田的应用证实了它的准确性和实用性.     

基于完善双线性迟滞模型的干摩擦阻尼系统动力学分析

针对接触正压力较大时干摩擦力主要表现出刚度特性的情况,结合已有文献的实验研究结论,对双线性迟滞模型进行完善。通过龙格库塔方法计算干摩擦阻尼系统的动力响应,结合傅里叶变换、庞加莱图及相图分析系统的非线性动力学特性。仿真结果表明,在干摩擦接触不脱离的情况下,系统没有出现分叉与混沌现象,稳态响应与摩擦力没有出现次谐波响应且高次谐波分量很小,证明了基于一次谐波平衡的等效线性化方法求解接触不脱离的干摩擦阻尼系统是较为精确的;得到了接触刚度、外激励幅值、正压力对干摩擦阻尼系统减振效果影响的规律,与相关实验结果基本相符。相关结论可为工程中干摩擦阻尼器的设计提供参考。     

盘-鼓-轴耦合结构振动的有限元模型及实验验证

盘-鼓-轴耦合结构作为航空发动机的一类核心部件结构,其振动特性严重影响着航空发动机的性能。针对结构差异较大的盘、鼓、轴结构,首先基于一阶剪切理论推导了适用于盘、鼓、轴结构的刚度矩阵与质量矩阵的有限元通用表达式;其次,为了准确模拟耦合连接效应和整体结构的边界条件,构造了一种八自由度弹簧单元;第三,将盘、鼓、轴各个结构的刚度矩阵和质量矩阵与所构造的各位置的弹簧单元矩阵按照顺序分别组集到盘-鼓-轴耦合结构总刚度矩阵和总质量矩阵,从而建立盘-鼓-轴耦合结构的力学模型;最后,将有限元模型仿真结果与实验测试结果进行了对比,验证了建模方法的有效性。研究结果表明：有限元模型与实验测试的前7阶固有频率最大相对误差为2.854%,最小相对误差为0.408%,平均相对误差为1.581%;有限元模型仿真振型与实验测试振型吻合度较高,验证了本文提出的建模方法的有效性。     

基于三维有限元模型的双转子-支承系统动力学特性研究

针对航空发动机振动故障率较高的问题,计算分析双转子-支承系统在碰摩-不平衡故障下的轴承支反力并研究其影响因素.建立了双转子-支承系统和高压涡轮-机匣碰摩的三维有限元模型,利用Ansys 12.0计算了双转子-支承系统在碰摩力和不平衡量引起的简谐激振力作用下的轴承支反力.通过计算多种工况下的动态轴承支反力,获得了碰摩和不平衡量的分布及大小对轴承支反力的影响规律.     

基于ALE-ANCF的多绳摩擦提升系统尾绳动力学建模与仿真

尾绳作为多绳摩擦提升系统的重要组成部分,其动态响应直接影响系统的运行安全。为了掌握尾绳的动态特性及其与防撞梁的碰撞作用关系,首先,基于ALE-ANCF有限元方法,构建了变单元长度的尾绳动力学模型,并通过数值计算获得系统运行过程中尾绳的振动响应特性;其次,结合Hertz接触理论建立含碰撞过程的尾绳动力学模型,采用层次包围盒法确定尾绳的碰撞位置,同时提出适配碰撞过程的变步长积分策略;最后,通过数值计算得到系统运行状态下尾绳与防撞梁间的碰撞响应特性。研究结果表明：基于ALE-ANCF有限元方法构建的变单元长度的尾绳动力学模型大幅减少了构建超千米尾绳动力学模型所需的单元数量,数值计算结果与试验及RecurDyn动力学仿真结果吻合良好;尾绳最低点的高度同时受纵向振动与横向振动的影响,在整个系统运行过程中,最低点的高度波动幅度在0.3 m内;由于尾绳呈特殊的“U”形,尾绳的张力在靠近底部弯弧的部位存在明显的横向分力,从而导致越靠近尾绳底部弯弧横向振动越剧烈;在距最低点3 m处,尾绳横向振动的振幅可达0.5 m,最大振幅出现在减速阶段;尾绳两侧有相互靠近的振动趋势,运行过程中主要与内侧的防撞梁发生碰撞,防撞梁的安装位置应距尾绳至少0.4 m,避免过多的碰撞。     

柴油机活塞缸套摩擦副润滑和多柔体动力学耦合特性

为研究四冲程车用柴油机活塞-缸套摩擦副的动力学及润滑特性,提出了一种新的活塞-缸套摩擦动力学耦合模型.模型中采用绝对节点坐标公式(ANCF)描述活塞-连杆-曲轴多柔体动力系统,采用平均雷诺方程和微凸体接触理论描述混合润滑模型,基于商用软件结合二次开发程序实现仿真计算.对活塞缸套摩擦副的润滑动力学计算分析表明,由于缸内压力和活塞敲击作用,缸套会产生最大值为23.6μm的瞬时变形.与刚体模型相比,考虑部件的弹性变形不仅会使活塞横向位移增加40%,还会使得活塞润滑域出现油膜压力的局部集中.另外,柔体模型的循环平均功耗更小,与刚体模型相比相差17.7%.     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.     

盘式制动器尖叫的馈入能量分析

从馈入能量的角度来探讨对制动尖叫噪声分析的方法。在制动器的摩擦闭环耦合模型的基础上 ,推导了系统尖叫模态的馈入能量计算方法。基于馈入能量的分析 ,可较直观地看出一些结构参数对制动噪声的影响 ,如摩擦因数、制动块形状、刚度及有重要影响的子结构模态振型 ,并有助于分析抑制噪声的结构修改方案。该方法对制动器结构振动噪声的分析具有指导意义     

电子机械制动执行器的摩擦力矩和能耗分析

为了实现在设计阶段对系统摩擦力矩的合理预估,提高执行器性能预测的准确性,以行星齿轮滚珠丝杆式电子机械制动执行器为研究对象,分析系统摩擦的主要来源及其对执行器性能的影响;建立执行器系统动力学模型和摩擦力矩模型,将理论计算与实验相结合,对模型参数进行了辨识,基于理论计算和实验辨识结果的对比分析讨论了两者存在差异的原因;同时分析摩擦模型参数对制动间隙消除时间和最大制动夹紧力的影响,各部件摩擦对系统摩擦力矩的影响及其随转速和载荷的变化规律,以及紧急制动过程中执行器产生的摩擦能耗.结果表明:影响制动间隙消除时间的摩擦主要来源于电机和滚珠丝杆;影响制动夹紧能力的摩擦主要来源于滚珠丝杆、电机和推力轴承,随着制动夹紧力的增加滚珠丝杆和推力轴承对系统摩擦的影响增大,而电机的影响显著降低;紧急制动过程中,执行器产生的有效力矩传递比仅为73.56%,摩擦能耗高达48.1%.     

1维正方准晶的2类接触问题

利用广义复变函数方法研究了1维正方准晶的2类接触问题,即有限摩擦接触和半平面粘结接触问题,得到了刚性平底压头作用下压头下方接触应力及接触位移的显式表达式.结果表明:(i)对于有限摩擦接触问题,接触应力在压头边缘呈现-1/2±θ阶奇异性,其中θ由准晶的弹性常数和摩擦系数确定; 对于半平面粘结接触问题,接触应力在压头的边缘显现出-1/2±iε阶奇异性,其中ε由准晶的弹性常数确定;(ii)由数值算例可知,对于2类接触问题,接触应力在压头下方分布规律相似; 接触位移与声子场作用力之间成正比例关系; 接触应力在接触区边缘变化非常剧烈,且产生了应力集中现象.在一定条件下可得到1维4方和6方准晶2类接触问题的解.     

阻尼系统振动分析的复模态矩阵摄动法

研究了阻尼系统振动分析的复模态矩阵摄动法,推导了孤立特征值及重特征值情况的一阶、二阶摄动公式,特别是通过引进１个非常简单的范化条件,就完全确定了现有方法中的有关摄动项的不确定量．并且给出了相应的算例．     

三维接触动力学中的瞬态位移分布

目的 确定瞬态接触过程中接触区以外位移与应力的关系。方法 利用Ｌａｐｌａｃｅ变换和二重Ｆｏｕｒｉｅｒ变换研究问题在变换域中的解。用改进的珠Ｌａｐｌａｃｅ反常工法证明不同接触区域和不同材料的数值计算都是稳定的。结果与结论 发展了三维瞬态接触动力学问题的分析解法,对于给定的相当普遍的接触应力,可以确定接触区域特别是椭圆形接触区域外位移的封闭解析解,还针对不同接触区域的几何特征和常用的５种固体介质材料进     

对地下连续墙弹性支点法的改进

对深基坑挡土结构地下连续墙的弹性支点法作了改造,提出了能考虑地下连续墙与土之间摩擦效应的分析方法。运用虚位移原理,推导出考虑接触摩擦效应的杆单元刚度短阵,计算结果表明新的方法比传统的弹性支点分析法更为合理。     

大导程滚珠丝杠进给系统动力学建模研究

本文通过弹性力学中的赫兹接触理论,分析了进给系统动结合部（滑块副、丝杠螺母副、轴承副）的接触刚度。考虑了丝杠的柔性并利用达朗贝尔原理,建立了进给系统的集中参数动力学模型。根据动力学模型,利用MATLAB工具进行了仿真分析,并利用比利时LMS公司提供的Test.Lab振动噪声测试模块对机床进给系统进行了实验验证。实验分析验证了理论分析的正确性。该建模方法较为准确地预测大导程滚珠丝杠副进给系统的动力学特性,为主动设计进给系统提供了理论依据。     

摩擦耗能框架结构的动力分析

通过对摩擦耗能框架运动方程增量形式的研究,修正摩擦耗能减震结构基本框架的滞回模型．文中认为基本框架的弹塑性动力时程分析,可以用于摩擦耗能减震结构的动力时程分析．同时,推导带有摩擦耗能器的有阻尼单层框架,及其在正弦波激励下反应的解析解．最后,给出两个算例来验证本文的理论分析．     

WC/45钢复合材料的温压烧结工艺及其磨损性能

选取尺寸为0．076～0．100mm的WC颗粒为增强相，45钢为基体，系统地研究了粉末冶金真空烧结法制备颗粒增强钢基复合材料的温压烧结工艺，考察了常温压制烧结和温压烧结两种工艺条件下材料的滑动摩擦磨损性能．结果表明：对于509／6WC 50E钢(质量分数)粉末，采用硬脂酸锌作润滑剂，在压制温度为140℃、压力为320kN时，得到了较为理想的压坯密度(9．4362g／cm^3)，其相对密度达到91．6％，比常温压制的压坯密度(9．1292g／cm^3)提高了3．4％．销盘磨损试验结果表明：温压试样的耐磨性分别是15Cr高铬铸铁的2．9倍，20Cr高铬铸铁的2．6倍，同样工艺条件下常温压制试样的2．8倍，通过扫描电镜分析了复合材料的磨损机理。     

进给系统成对安装的角接触球轴承热分析

考虑轴承的离心力、陀螺力矩等因素建立滚珠的动载荷平衡模型,利用牛顿-拉弗逊法求解.然后对轴承、丝杠轴、轴承座取温度节点,考虑轴承热节点之间的接触热阻并利用轴承内部温度变化结合润滑剂的黏温效应实时修正轴系热源发热量、热边界条件等特性参数,建立机床进给轴承系统成对安装角接触球轴承的瞬态热网络模型.利用差分矩阵结合Matlab软件数值求解预测出不同进给速度下轴承座表面等重要节点的瞬态温升曲线,分析不同转速下轴系温度场的变化.并对不同进给速度下的轴系安排实际工况下的试验验证,证明了预测模型的有效性.