竖向激励下斜拉桥的内共振动力响应分析

将斜拉桥简化为单自由度振子-索模型,对振动方程进行线性简化;采用Matlab程序和Ansys程序分别对简化模型进行模态分析。索桥频率比分别取0.98、1.00和1.04,在模型支座处施加竖向加速度激励,进行时程分析,求解了系统的动力响应。分析结果表明,单自由度振子-索模型分析斜拉桥的振动问题是有效的和可行的。当索桥频率比在1∶1附近时,拉索与振子的振动存在耦合效应,产生内共振;在简谐支座竖向加速度激励下,系统的动力响应存在瞬态阶段和稳态阶段,响应峰值出现在瞬态阶段,拉索振动以第1阶模态振型为主;拉索动索力和拉索与振子间的相互作用在稳态阶段的幅值均出现漂移现象,拉索动索力变化幅度剧烈。因此,在斜拉桥设计和索力测试中要考虑索桥内共振的影响。     

基于动态吸振器优化车辆NVH性能①

某试验样车在开发过程中,发现车辆在WOT工况行驶过程中,发动机转速达到3400rpm时,驾驶舱内产生明显的Booming轰鸣声,主观感觉很差。通过排查,确定导致轰鸣声的原因为传动轴一阶共振引起,通过CAE优化仿真与实车验证的手段,在传动轴振动较大位置增加动态吸振器,解决了轰鸣声问题。     

水平盘旋转子参数对滚动轴承系统非线性振动影响

以双盘转子-滚动轴承系统为模型,利用有限元法建立了动力学方程,并以数值方法为手段得到转子系统振动响应,分析了机动载荷、偏心对转子系统非线性振动及分岔特性的影响,为研究更加符合实际的复杂工况耦合故障的转子动力学系统提供理论指导.研究结果表明:在水平盘旋机动飞行下,在二倍临界转速附近系统产生丰富的非线性动力学现象;随着机动载荷的增加,主共振转速提高,并且在转速区间内系统的振动形式更多趋于稳定的单周期运动.水平盘旋下,转子系统不仅能发生1/2亚谐共振,在某些参数下还产生了一些低频振动.     

基于Pro/E和ANSYS的某航空发动机转子模态分析

用Pro/E和ANSYS软件对某航空发动机转子系统进行了建模和模态分析。提取了前6阶固有频率和振型,并对计算结果进行了分析。同时结合发动机的工作转速进行判断。得出结论:转子在工作转速内具有足够的振动安全裕度,不会产生共振。     

考虑振动的传动轴可靠性优化设计

汽车及工程机械用传动轴在高速转动时产生的弯曲振动，可能导致共振现象而使传动轴断裂。所以在设计传动轴时必须有足够大临界转速以防止共振发生。以传动轴的临界转速最大为目标，提出了传动轴可靠性优化设计的数学模型和方法，并进行了实例计算。     

机器-基础动力耦合系统功率流传递主动控制

针对柔性基础上马达振动的主动隔离问题 ,建立了机器 -基础动力耦合系统输出反馈控制的状态空间方程 .对系统的动力耦合特性进行了分析 .从功率流传递的观点对主动控制策略进行了评估 .数值计算表明 ,速度反馈可有效地降低耦合系统共振区域的振动能量传递 ;受增益系数选择范围的限制 ,位移反馈不利于低频扰动的隔离 ;反馈信号的拾取位置对耦合系统稳定性有重要影响     

柔性转子系统动力特性分析及实验研究

为了研究高速柔性转子系统工作时发生共振的可能性、工作状态的安全性及改善柔性转子系统振动过大的优化方法,采用有限元分析软件ANSYS,针对支承方案为1-0-1的双盘柔性转子系统,通过参数化建模的方法,建立动力学模型并进行模态分析、谐响应分析以及加速情况下的瞬态响应分析,得到该柔性转子系统的固有频率、临界转速、振型以及跨一阶临界转速时的转盘振幅和支承处的支反力,并在高速柔性模拟转子实验器上进行了瞬态实验。结果表明:理论分析与实验结果相符,转子系统有限元模型分析结果能正确反映实际转子系统的真实动力特性。研究对认识复杂转子系统的全工况动力特性以及柔性转子系统减振优化设计均具有积极意义。     

燃气轮机齿轮耦合转子系统的动力学特性

在考虑滑动轴承的基础上,利用传递矩阵法分别建立了两单轴转子的弯曲振动分析模型,推导了人字齿轮耦合单元的传递矩阵,应用整体传递矩阵法建立了人字齿轮转子系统的弯扭耦合振动分析模型,对某燃气轮机齿轮-转子-轴承系统进行了振动特性分析。通过数值计算与分析,获得齿轮转子系统的特征值、对数衰减率及临界转速。结果表明该齿轮-转子-轴承系统的工作转速远离临界转速,具有工作的稳定性和安全性。     

涡轮泵转子-石墨密封系统的振动特性

针对液体火箭发动机涡轮泵中转子-石墨接触式密封系统的接触摩擦问题,建立了涡轮泵转子-石墨密封系统的弯扭耦合动力学方程.采用Runge-Kutta法得到不平衡力激励下的振动响应,并分析了压紧力对转子振动响应的影响.响应频谱分析结果表明,在石墨密封的作用下,即使转子偏心量较小,转子振动也会出现组合频率振动和零频振动等典型弯扭耦合振动现象.随着压紧力的增大,转子振动谱图中出现连续谱及零频振动,在整个频域范围内转子出现组合共振.转速的升高和压紧力的增大都会导致转子振动趋于低频振动.研究结果表明,石墨密封摩擦作用增强了转子弯曲和扭转振动的耦合,并可能引发转子系统失稳.     

考虑索-梁耦合的斜拉索2∶1参激共振分析与数值模拟

针对斜拉桥拉索与桥面耦合振动的参激共振问题,区别于弹簧-质量块、拉索-质量块等参激共振模型,建立了索-梁耦合的参激共振模型,推导了无量纲参激共振微分方程组,利用多尺度近似求解方法对系统的参激共振特性进行探讨,并以实际斜拉桥工程中的拉索为研究对象,利用四阶龙格-库塔方法进行了多种工况下的数值模拟分析.研究表明:当耦合系统发生2∶1参激共振时,系统响应对拉索初始位移条件的反应不敏感,而是随着桥面梁端部竖向初始位移的增加而增大,但幅频特性曲线一般为单峰平稳,仅在桥面梁位移激励幅值较大时出现毛刺现象,说明拉索此时发生三维空间振动;特别是当桥面梁端部的位移激励幅值为10-6m量级甚至更小时,仍然能够激起拉索的大幅"拍"振,说明索-梁耦合系统的启动阈值很低,参激共振控制问题不容忽视.     

平面单质体非线性振动系统的自同步运动

以反向回转平面单质体非线性振动机为研究对象，采用拉格朗日方法建立了其机电耦合动力学模型.基于该动力学模型以及电机的电磁转矩模型，对系统进行了数值仿真分析，定量研究了振动机在理想工作状态下两电机偏心块重合角不同时以及电机2的供电频率发生改变的情况下两电机及振动质体的同步运动情况.结果表明，当两电机各参数在一定范围内，系统可以实现稳定同步运行.最后，对该振动机在三种工作状态下进行了自同步实验，通过实验结果与仿真结果的对比，证明了仿真计算的准确性.     

基于总体耦合矩阵法的滚动联轴器动态特性研究

 根据滚动联轴器啮合数学模型,采用总体耦合矩阵法,建立了多跨度联轴器-转子耦合振动方程,并结合实例数值计算分析了联轴器在不同转矩传动时的动态特性规律。计算结果显示,在低转矩（1 N·m~100 N·m）高速传动时,联轴器的传动稳定性对转矩的大小敏感,振幅变化幅度大,传动性能不佳,但在该范围内,随着转矩的增大,联轴器振幅随之急剧降低,有利于联轴器快速调整到相对稳定的传动状态;而当其在大转矩高速工况下传动时,振幅变化幅度较小,表现良好的传动稳定性,并且随着转矩的增大,幅值变化也逐渐减少,最后趋于稳定,能较好的适应非稳定转矩的重载系统;同时计算结果显示,联轴器左、右半联轴器的节点振幅相互影响很小,能较好的隔离不利振动的传递,有利于多跨度耦合系统的稳定运行。     

基于试验模态分析的电主轴振动特性研究

本文通过对电主轴测试试验内容、测试原理、测试试验平台设计、测试试验方法及步骤等方面内容进行阐述,并用测试试验数据——振动频谱曲线图进行了电主轴振动特性分析,找到了电主轴产生共振的转速范围,为数控机床的动态研究和设计提供了依据。     

六自由度变胞振动试验台结构设计与动态特性分析

振动试验台是用于模拟真实振动环境的重要设备,通过建立六自由度变胞振动试验台测试系统、动力学模型及运动方程,应用ANSYS Workbench软件对振动台进行静力学分析,应用模态分析和谐响应分析模块对蛇形板簧与动平台进行动态特性分析,避免薄弱部件固有频率接近振动台工作频率而发生共振。结果表明：蛇形板簧最小共振频率发生于480 Hz附近,动平台最小共振频率发生于450 Hz附近,都远大于振动台正常工作频率：50～60 Hz,满足使用要求,为50～200 Hz机械振动台及超过2 000 Hz的超声波振动时效设备结构设计提供理论依据;并对未来多维振动设备的结构设计及工作性能分析提出展望。     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样,结构轻柔,动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响,基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型,并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景,对随机车流进行模拟,考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用,建立车辆-桥梁动力平衡微分方程,验证车桥耦合振动模型,计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素;控制行车间距有利于控制桥梁位移;行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

全电直驱集成动力系统扭振固有特性灵敏度分析及动力学设计

为全面掌握纯电动汽车动力传动系统扭振固有特性,提高系统的平顺性,对系统扭振特性进行深入研究,以一种新型全电直驱集成动力传动系统为研究对象,提出了综合考虑电机电磁刚度、齿轮时变啮合刚度等因素耦合作用的建模方法,建立并验证了8自由度力学分支模型,计算和分析了系统的固有频率和振型;基于直接求导法对固有频率进行灵敏度分析,改进了集成系统特征参数,并联合仿真分析了参数优化前后系统的动态变化。结果表明:考虑电磁刚度可得到"零阶"固有频率,能呈现丰富的动力学现象;低阶振动表现在车轮、车身位置,高阶振动表现在变速器部分。基于灵敏度分析结果,系统对应的临界转速5 097 r/min,超出了常用转速范围;电机轴角加速度频域响应最大波动幅值减小了25.9%,整体波动幅值明显减小;变速器输出轴最大波动转速减小了0.26%。此研究成果可为机电耦合系统的固有特性与灵敏度分析提供理论参考。     

CVT刚性联接发动机曲轴轴系结构的扭振分析

因非道路车辆的特殊结构和成本限制,提出四缸柴油发动机中采用CVT刚性联接曲轴轴系结构。阐述了该新型结构的特征和工作原理,建立了四缸柴油发动机离合式曲轴计算模型和CVT刚性联接曲轴计算模型。通过曲轴前端实验,证明了所建模型和模型参数确定方法的正确性。求解所有计算模型,并对结果进行对比分析。结果表明,CVT刚性联接使曲轴轴系振动波动加大,减振器耗散能增加,各阶共振峰值对应转速低减。对曲轴各拐剪切应力幅度的影响不大,但有高转速工况降低而中低转速剪切应力幅值增加的普遍趋势,CVT端的扭振振幅和剪切应力较大些。综合研究得出结论:非道路车辆低速四缸柴油发动机可以采纳CVT刚性联接曲轴轴系结构。     

自制旋转机械故障模拟试验台的转子振动特性研究

本文采用软件仿真与实验分析相结合的方法,研究了自制旋转机械故障模拟试验台转子的振动特性。使用Solidworks软件对转子进行三维实体建模,并在Altair Hyper Mesh软件中划分网格,导入到ANSYS Workbench软件进行后处理分析。首先通过静力学分析获得双盘转子变形与应力分布情况;考虑陀螺效应的影响,通过模态分析获取固有频率及振型云图;生成Campbell图,分析转子在设定转速区间内振动分量的变化特征;通过谐响应分析获取特定频域内的动态响应。最后进行实验模态分析,并与仿真结果进行对比,从而验证有限元模型的准确性。研究表明：转轴轴肩位置处存在一定程度的应力集中;临界转速远大于工作转速,可有效避免共振;该结构动刚度良好符合设计要求。本文可为该类型转子的振动特性分析提供参考,并为旋转机械故障的模拟实验起到了一定的指导作用。