半主动阻尼拉杆的动态特性研究

将半主动阻尼拉杆等效成质量和弹簧的二自由度模型,推导了动刚度表达式.建立了基于线弹性、分数导数和摩擦模型的橡胶衬套非线性模型,采用Maxwell模型来描述广义阻尼器动刚度.利用最小二乘法对衬套和广义阻尼器动刚度模型中的参数进行了识别.通过实验和仿真计算对比了半主动阻尼拉杆在通电和不通电两种工况下的动刚度值.分析了等效弹簧刚度、阻尼常数和衬套刚度对半主动阻尼拉杆动刚度和阻尼性能的影响.结果表明:当衬套刚度、等效弹簧刚度和阻尼常数较大时,半主动阻尼拉杆的动刚度较大;增加阻尼常数能提高半主动阻尼拉杆低频时的动刚度,降低等效弹簧刚度和衬套刚度可以减小高频时的动刚度;衬套刚度对阻尼性能影响较小;等效弹簧刚度和阻尼常数越小,半主动阻尼拉杆阻尼性能越好.     

行人动力学参数对大跨简支人行桥人致振动的影响分析

为研究行人动力学参数对大跨结构人致振动的影响,采用等效人体模型参数识别试验研究了人体模型的自振频率和阻尼比,编程求解了考虑人-结构竖向相互作用的人行桥人致振动方程,讨论了人体质量、人体刚度、人体阻尼及人行荷载等行人动力学参数对人行桥动力特性及人致振动响应的影响规律.结果表明,人行荷载模型中人体质量可取中国男性居民平均质量66.2 kg.等效人体模型的自振频率和阻尼比分别取为5.15 Hz和35.62%.人行荷载作用下,人行桥一阶瞬时频率先减小后增大,一阶瞬时阻尼比先增大后减小.随着人体质量或人体等效阻尼的减小,瞬时阻尼比和频率的变化幅度均有所减小,但随着人体等效刚度的减小,两者的变化幅度均有所增大.人行桥跨中均方根加速度响应随着人体质量或人体等效刚度的增大也相应增大,而人体等效阻尼对人行桥加速度响应的影响较小.采用不同人行荷载模型计算的人行桥均方根加速度最大值是最小值的1.83倍.     

含裂缝梁的一种阻尼计算模型

提出了一个具有裂缝梁的阻尼分析模型用于含裂缝梁类结构的稳态振动响应分析,阻尼是由于裂缝表面在裂缝张开、闭合过程中相互发生磨擦引起的.该模型包含梁的几何特性边界条件、裂缝位置、裂缝深度等各种因素的影响.通过和单自由度线性弹簧-质量-阻尼系统进行比较,得到该带裂缝梁结构的等效自然频率和等效粘滞阻尼比.并以两端铰支梁为例,通过数值分析获得其频响特性曲线.并讨论各种参数的影响.     

机械碰撞振动系统分岔与混沌的参数演化

建立了单自由度碰撞振动机械的通用动力学模型,利用四阶龙格-库塔法求解系统响应,得到了其运动规律,利用相图、Poincaré截面映射图和分岔图等非线性动力学分析方法及数值仿真,研究了碰撞间隙、阻尼、刚度、激振频率等参数对系统运动出现的分岔和混沌现象的影响.通过对系统周期运动和分岔混沌演变临界点的设计参数研究,为含间隙的机械碰撞振动系统的参数设计提供了理论依据.     

一种周期结构隔振器力学性能研究

设计了一种由弹性片和支撑柱组成的小体积高刚度新型周期结构金属隔振器.首先利用微机控制电子试验机对其进行静力加载试验,得到静载下载荷-位移特性曲线.基于有限单元法,建立周期结构有限元模型,并以和试验相同的工况进行静力学分析,仿真和试验结果吻合良好.在此基础上研究了各主要尺寸参数对刚度的影响,结果表明,弹性片厚度对刚度影响较大,弹性片内径和层数对刚度影响较小.最后通过将周期结构隔振器等效为多自由度弹簧-质量模型,应用模态叠加法建立了动力学方程并推导出了力传递表达式,通过有限元进行了仿真对比并进行了试验验证.结果表明,理论和仿真匹配良好,且当承载质量超过一定值后,即可将周期结构简化为单自由度处理.     

粘弹性分数阶导数模型的等效粘性阻尼系统

粘弹性分数阶导数模型已很好地用于拟合高分子材料的力学特性,但动力学时域响应分析要用到分支解析函数的反Laplace变换,计算非常繁琐.为简化计算,讨论了粘弹性分数阶导数模型的等效线性粘性阻尼系统.对于单自由度系统,得到了等效阻尼,等效刚度的表达式,并比较了δ-激励和简谐激励下原系统和等效系统的时域和频域响应.结果表明,在小阻尼窄带响应条件下等效系统响应与原系统相差很小,此时用等效系统代替原系统可减小计算难度并保证足够的计算精度.     

深井伽玛定位仪隔振腔抗冲击设计及实验分析

抗振伽玛定位仪器工作在井下2000～4500m,工作时需承受聚能射孔弹最高达3000g/ms的爆破冲击,有效的抗冲击设计是实现该仪器在恶劣条件下工作的关键.为此设计了具有4层隔振环节的隔振腔系统.首先将隔振腔系统简化为4自由度集中质量-弹簧-阻尼系统,并对隔振腔进行了多组冲击载荷实验,结果表明隔振腔系统具有良好的冲击隔振性能.同时采用网格搜索方法确定了实际隔振腔系统的动态等效刚度和动态等效阻尼参数,得到了与试验数据相吻合的系统动力学修正模型参数.     

基于行人动力学模型的人桥竖向动力相互作用

基于行人动力学模型,研究了人-桥竖向动力相互作用。行人动力学模型采用以行人步频和体重表示的刚度-质量-阻尼(SMD)模型,人行桥假定为Euler-Bernoulli梁模型,建立人-桥竖向动力相互作用控制方程。采用状态空间法进行非比例阻尼系统瞬时模态的求解,得到系统的时变频率和阻尼比;利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法求解时变控制方程,对比分析考虑人-桥竖向动力相互作用和只在人行荷载作用下人行桥的动力响应。结果表明:考虑人-桥动力相互作用,人行桥自振频率略有降低,阻尼有显著增大;当行人以人行桥的频率行走时,考虑人-桥竖向动力相互作用结构的动力响应比不考虑人-桥相互作用显著降低。     

机床支撑地脚结合部参数辨识方法

支撑地脚动态特性直接影响机床整机的动态特性,对地脚结合部进行参数辨识可以更准确地建立机床整机动力学模型。该文提出一种地脚结合部等效刚度和阻尼的辨识方法。将某床身试验台的地脚结合部等效为3向弹簧阻尼系统进行动力学建模,通过模态试验得到床身的模态频率与阻尼比,由此辨识出地脚结合部的等效刚度和阻尼。然而,该方法无法直接对任意支撑状态下的地脚等效参数进行辨识。针对这一问题,该文先对均匀质量床身对称支撑状态下的地脚结合部进行参数辨识,然后改变地脚所受正压力的大小,重复参数辨识过程,得出结合部参数与正压力的关系,用于计算任意承重状态下的地脚结合部参数。参数辨识结果表明,地脚结合部等效刚度和阻尼均随着正压力的增大而增大。通过有限元仿真对参数辨识结果进行了验证,考虑地脚参数的有限元模型仿真结果与试验结果一致。     

刚度控制机器人的机构稳定性设计

刚度控制机器人需要提高与任意环境接触或交互的稳定性,使机构末端可在较小位移下实现较大输出力。从机构参数模型出发,以任意环境下可稳定达到的最大控制刚度来衡量机构的稳定性或稳定范围,并考虑各向同性,研究机器人参数设计理论与方法。以一种2自由度机构设计为例,首先建立动力学模型并分析其耦合特性;然后对各解耦运动链的等效单自由度模型作稳定性分析,给出机构最大稳定控制刚度的定量表示;最后对两组具体参数进行校核和对比分析。结果说明:电机输出轴径、传动比和关节杆长等参数对机构稳定性影响较大,可通过调整这些参数来改善机构刚度控制的性能。     

网架结构竖向抗震性能评估的等效简化模型

为建立分析效率高、计算精度高的网架结构竖向抗震性能评估方法,采用考虑结构质量分布的模态推覆分析荷载模式,对基于整体刚度参数的等效单自由度体系建立方法进行了改进.分析了网架结构竖向振动受重力作用影响显著、且竖向振动显著不对称的特点.假定网架结构向上振动时的等效荷载-变形关系为完全弹性,建立了简化的模态等效单自由度体系模型.给出了基于简化模型分析网架结构竖向地震反应和评估其竖向抗震性能的基本过程.数值算例表明,所提等效简化模型方法可较为精确地预测网架结构的竖向位移反应(跨中位移误差小于5%)和进入塑性的杆件分布位置,同时,简化方法计算耗时大幅低于非线性时程分析,易被设计工程师掌握使用.     

利用状态空间法建立机床的动力学模型

本文利用状态空间法推导了在任意粘性阻尼情况下机床结构系统的质量、刚度和阻尼矩阵与模态参数的解析关系。先由模态参数算出机床结构系统的刚度和阻尼矩阵,再以这二个矩阵中元素的量级和排列情况作为一个判别准则,用来估计被研究的机床的刚度和阻尼布局,建立起其动力学模型的基本形式。然后利用拉格朗日第二类方程求出模型的含有未知动力学参数的刚度和阻尼矩阵,用之与由模态参数算得的刚度和阻尼矩阵相比较,得一组关于未知动力学参数的线性方程组,解之得诸动力学参数。作为实例,本文建立了MM7132机床结构系统有5个自由度的包括集中参数和分布参数的动力学模型。     

非线性橡胶悬架系统平顺性仿真与试验

基于橡胶元件非线性力学特性试验和悬架减振性能台架试验,建立了工程自卸车平面八自由度集中质量参数模型,该模型包含了刚度立方非线性和阻尼分段非线性.用龙格库塔法求解八自由度强非线性动力学方程并用试验验证了仿真模型的正确性.仿真分析与试验研究都表明橡胶悬架减振特性仍需进一步的优化设计.通过橡胶悬架参数灵敏度分析,确定了橡胶悬架最合适的优化参数;双参数的仿真研究表明在考虑有效约束条件下能优化得到橡胶悬架的最佳值.该研究为非公路车辆橡胶悬架的优化设计奠定了基础.     

齿轮系统的KV和NSD接触力模型对比研究

采用Kelvin-Voigt(KV)接触力模型和非线性弹簧-阻尼(NSD)接触力模型建立单自由度齿轮传动冲击动力学模型,模型考虑时变刚度和间隙。选取量纲一化的转速比为控制参数,转矩和冲击阻尼比系数为变化量,运用龙格-库塔数值分析方法,求解得到KV模型和NSD模型在相同参数条件下的相图和分岔响应曲线。在低速比条件下,动态响应基本相同;在高速比条件下,不同接触力模型条件下的响应存在差别。采用不同阻尼模型对系统低频响应影响不大,对高频响应的影响比较大,在NSD模型中,随着冲击阻尼系数的改变,共振区的响应会受到影响。     

TBM刀盘系统多自由度耦合固有特性及敏感度

综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度、综合传递误差、阻尼等影响因素,建立了TBM刀盘系统的平移-扭转-倾覆多自由度耦合动力学模型.基于实际工程项目的刀盘系统参数求解固有频率和振型,并研究系统参数对固有频率的影响及敏感度问题.研究结果表明,刀盘系统低阶固有频率为57和61 Hz,对应振型分别为电机和小齿轮的纯扭转振动及刀盘和大齿圈平移倾覆耦合振动,刀盘分体的切向支撑刚度和质量的敏感区间分别为3~4 GN/m和19~23 t.     

隔震结构等代体系动力响应的小参数逼近解法

采用侧推法将一般多自由度隔震结构等效代换为双自由度振动体系 .建立了振动体系动力特性的小参数近似解 ,提出了比例及非比例阻尼模型的隔震等代体系动力响应解答形式 ,并用数值算例试算了隔震刚度比对动力特性小参数解答精度的影响     

船用齿轮传动的动态优化设计

考虑齿轮副的时变啮合刚度、啮合阻尼及轮齿的综合误差,建立了船用齿轮传动系统的动力学模型;将齿轮副接触线长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化,啮合阻尼和齿面摩擦等效为粘性阻尼以提高求解效率.并以齿轮的振动加速度和质量为目标函数,对船用齿轮传动进行多目标动态优化,有效降低船用齿轮的振动水平和质量.     

考虑物料对称滞回性质的振动压路机振动轮响应特性分析

针对智能振动压路机在水平激振下恢复力与物料之间的对称滞回特性,采用双线性对称滞回模型,建立压实系统的二自由度动力学模型,一次近似的前提下,利用谐波线性法将非线性作用力线性化为等效刚度和等效阻尼.通过数值仿真方法,研究压实进程中土壤参数、激振力幅和激振频率对振动轮动响应的影响特性.结果表明:压实进程中应根据土壤实际压实状况,合理调整激振参数,从而减小压实力,抑制打滑现象,保证压实质量和提高压实效率.     

液压压下时轧机的动态响应

一、问题的提出在轧机液压压下伺服系统的动态分析中,对被控制对象——轧机这一具有无穷多自由度的系统必须进行简化。在现有文献中,有的[Ⅰ]以二自由度集中参数系统作为其数学力学模型(图1)。有的[Ⅱ]则把轧机简化为一个自由度的数学力学模型,即把轧机看成由一个等效质量 M,一个等效弹簧 K 和一个等效阻尼 B 所     

压电智能传感器力学模型的建立及数值模拟

以单片压电陶瓷(如锆钛酸铅,简称PZT)晶体、粘贴式和埋入式压电传感器为研究对象,从压电本构方程和结构动力学的振动原理出发,采用集总质量法推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式及等效刚度表达式,建立粘贴式和埋入式PZT传感器的简化力学模型,得到考虑多参数影响的电荷表达式.考虑黏结胶层阻尼吸收能量的作用,建立了胶层阻尼效应影响的传感模型,并求得压电传感器的电压表达式.数值模拟结果表明:在PZT传感模型中,利用压电方程和振动方程联合求解可以快速得到PZT的传感信号,而且PZT片的电压输出特性与作用力的大小及黏结胶层有关.通过测量和分析PZT传感器输出电信号峰值与频率的变化,并与数值分析结果进行对比,证明了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的正压电规律.