复合材料单层飞轮转子模态分析

临界转速是衡量转子构件设计水平的一个重要指标,与转子的固有频率有关,因此正确设计飞轮转子基于强度的极限转速,并使之与临界转速保持协调显得非常关键。需要在其静力分析的基础上通过有限元软件ANSYS对高速旋转的单层复合材料飞轮转子进行有预应力的模态分析,检验复合材料飞轮转子在工作过程中是否会引起共振.     

储能复合材料飞轮的三维有限元强度分析

根据汽车飞轮电池用复合材料飞轮的实际结构，考虑了非均布力和轮辐预紧力的影响，用三维有限元对纤维缠绕复合材料飞轮进行了强度分析，得到了飞轮轮缘的应力分布等值线图，指出了应力集中发生的区域和大小，为飞轮的结构设计和飞轮试验提供了理论依据。     

高速复合材料飞轮的关键技术

飞轮作为机械能量储存的起源和应用较早，并在第一次工业革命期间获得了较大的发展，尤其在最近10年，飞轮技术的发展是突飞猛进，复合材料飞轮在许多方面有着广泛的应用，如飞轮储能系统中的飞轮转子，高速旋转机械中的转子等。主要结合飞轮储能系统中的应用，研究它在最大化储能前提下的材料，构造，制造方法，优化和安全等方面的问题。     

多层混杂复合材料飞轮力学设计与旋转试验

高速复合材料飞轮是飞轮储能技术的发展趋势,而纤维缠绕型飞轮径向强度低、易脱层。该文将多层层间混杂飞轮发展为多层层内混杂飞轮,在飞轮径向实现压应力,解决了径向脱层问题。基于混合律得到材料的弹性常数,建立单层和多层复合材料飞轮的力学方程,考察横向拉伸模量对应力与变形的影响。设计并制作了6层层间混杂飞轮,并基于频闪光源同步转子的变形光学测量方法完成了旋转变形测试。结果表明:混杂设计方法灵活可行,变形测试方法测量结果与理论值符合程度较高。     

高储能密度飞轮结构设计方法

储能密度是复合材料飞轮结构设计的主要技术指标,为提高储能密度,必须选取比强度高的纤维复合材料并尽量提高飞轮的外缘线速度.该文探讨了考虑轴承、电机技术水平和可用材料等约束条件下的飞轮结构设计的一般方法,该方法应用于飞轮储能试验装置研制中,飞轮在试验中达到700 r/s, 外缘线速度达到660 m/s, 储能密度达到 35 Wh/kg.     

双离合器双液力变矩器两体式柔性飞轮特性分析及优化设计

双离合器双液力变矩器两体式柔性飞轮是一种采用两个挠性体结构的新型飞轮,针对该新产品的开发,利用Pro/Engineer软件建立了该飞轮的三维实体模型,应用ANSYS Workbench软件对一体式飞轮和两体式飞轮分别进行了结构应力、结构模态和谐响应的对比分析,得出两体式飞轮是一种具有较好性能的结构形式,在此基础上,对柔性飞轮总成中挠性板的外形型线进行了结构形状优化,通过改变柔性板的柔度,实现所要求的动力学特性,经试验验证其分析方法的正确性和产品结构的合理性,并为该类产品的设计提供了可行的设计与分析方法的依据.     

双协调动态子结构法及其在曲轴飞轮系统模态参数计算中的应用

简要论述了双协调动态子结构法的动力学原理,并以Q485柴油机的曲轴飞轮系统为研究对象计算了系统扭转振动的模态参数。对BCDSP双协调动态子结构计算程序进行了重要修改,使其能有效地适用于小型计算机或微机。为了比较,对整体结构还用有限元法和试验模态分析识别模态参数,与本法所得结果相吻合。     

复合材料发动机的模态试验与分析

本文介绍了某复合材料发动机的试验模态分析方法,并应用计算机模态分析系统获得了其前５阶模态参数及振型,为其结构的改进设计提供了依据。     

基于ANSYS的形状记忆合金复合材料板簧的模态分析

运用ANSYS软件对形状记忆合金(SMA)复合材料板簧进行模态分析。首先,建立SMA复合材料板簧的有限元模型;然后,针对升温和降温两个过程分别对SMA复合材料板簧进行模态分析。分析结果表明了温度、SMA纤维含量对复合材料板簧的固有频率以及模态振型的影响,揭示了SMA复合材料板簧的固有频率随着温度的升高而逐渐变大等规律。     

飞轮储能转子强度和模态有限元分析

高速飞轮储能系统需要解决的关键问题之一是飞轮高速运行过程中飞轮转子的强度、振动等问题.为了对比金属飞轮和碳纤维飞轮在材料方面的影响，基于ANSYS Workbench仿真平台，采用有限元方法对功率为75 kW、转速为28 000 r/min的飞轮储能内嵌式永磁电机转子进行静强度分析；并对转子进行模态分析，分析转子的主要振型，绘制Campbell图，计算临界转速，结果表明：所设计的两种材料的飞轮储能系统转子满足强度要求，其工作转速在安全范围内，与金属飞轮转子相比，碳纤维飞轮转子强度安全系数和转速安全裕量高，为飞轮储能系统转子设计和安全运行提供了理论依据.     

复合材料飞轮内部损伤的实时诊断

材料内部的损伤会引起材料动态性能的变化,通过传感器记录材料内部的振动信号,结合频谱分析和小波分析技术可以辨识材料内部有无损伤、损伤的程度以及类型.依据这种原理,结合复合材料飞轮电池的工作条件,提出了一种在线检测飞轮电池转子损伤的方法,并通过对大量试样的测试,建立了一个识别飞轮损伤的数据库.     

基于ANSYS的双闭室复合材料薄壁梁的振动模态分析

基于ANSYS软件对双闭室复合材料箱型薄壁梁进行模态分析。首先,建立双闭式箱型复合材料薄壁梁的模型,然后,针对两种铺层方式以及不同的纤维铺层角,分别对薄壁梁进行模态分析,揭示复合材料的铺层方式以及铺层角度对双闭室箱型薄、壁梁的固有频率、模态振塑的影响。     

单轴储能及姿态控制系统建模与仿真研究

为了验证在同一轴上安装两个反向旋转飞轮能够同时完成能量存储与姿态控制问题,对一种由偏置动量轮构成的集成化单轴储能及姿态控制系统进行了理论分析及仿真研究。根据实验系统构成及其储、放能过程的特点,推导了系统的数学模型,给出了相应的控制算法,并以Matlab软件下的Simulink为平台,对系统在充、放电过程中气浮转台的角度调节过程和上下飞轮转速变化过程进行了仿真分析。仿真结果表明,利用两个反向旋转飞轮能够在控制转台角度的同时完成储、放能,证明了控制方案的有效性与可行性,为进一步研究储能及姿态控制系统提供了理论和设计依据。     

具脱层复合材料层合梁-板的自由振动分析

基于经典弹性理论,建立了含脱层复合材料层合梁的运动控制方程,研究了脱层复合材料层合梁自由振动频率和振动模态。分析中,对脱层梁结构采用分区处理,同时结合边界条件、内力平衡条件以及位移连续条件,建立了梁模态分析的特征方程。最后利用具体算例,探讨了具脱层梁不同脱层参数、铺设角度下的一、二阶固有频率,并对比分析了不同的脱层深度、脱层长度和脱层位置以及不同的铺设材料对复合材料层合梁模态的影响。     

高耸机场塔台结构地震反应的高振型影响分析

以顶部带有2层钢框架的北京机场控制塔台的振动台试验模型为计算对象，采用基于振型叠加的结构地震响应时程分析法，计算了该高耸塔台模型在地震作用下各个振型的时程反应．计算中采用了Rayleigh阻尼，由于结构是钢一钢筋混凝土结构，振型阻尼比不易确定，在本次计算中振型阻尼比取振动台试验测出的第1阶和第2阶振型阻尼比．结果表明高振型对塔台结构的最大位移的影响不大，但高阶振型对塔台结构地震剪力的影响却不容忽视．将计算结果与试验值进行了对比分析，验证了所得结论的正确性．     

复合压电振子的ANSYS模态分析

在ANSYS的软件平台上,利用有限元分析方法对复合压电圆片振子进行建模仿真实验,得到在不同边界条件下复合压电振子弯曲振动一阶模态及振幅分布图,仿真振动频率与理论计算值非常接近.相对传统振动模式分析方法,此方法更为简单、直观.     

纤维增强悬臂复合薄板固有特性分析与验证

采用理论与实际相结合的方式,对悬臂状态下纤维增强复合薄板的固有特性进行了分析与验证.首先,基于双向梁函数法,推导了具任意纤维角度下该类型复合薄板的最大动能和应变能,明确了利用该方法获取固有频率和模态振型的原理.然后,编写了Matlab计算程序,并给出了分析纤维增强悬臂薄板固有特性的具体流程.最后,搭建了固有特性测试系统,并以TC500碳纤维/树脂复合薄板为研究对象,进行了实际测试.验证结果表明,基于双向梁函数法的纤维增强复合薄板固有频率计算结果与实验结果的误差在3.7%~9.7%,且前5阶振型结果也与测试振型结果一致,进而验证了所提出的理论分析方法的正确性.     

弹性-粘弹性复合板模态密度研究

利用弹性最小势能原理和变分法,推导出弹性－粘弹性复合板的弯曲振动模态密度计算公式,系统地分析了阻尼层厚度、温度和频率对模态密度的影响规律,得出自由阻尼板的模态密度随阻尼层厚度增加而增大,约束阻尼板的模态密度随阻尼层厚度增加而减小;自由阻尼板的模态密度随温度的升高而增大,而约束阻尼板的模态密度受温度影响较小等若干结论。     

基于传递函数的含损伤复合材料加筋板振动

研究了具有基板嵌入分层损伤和筋板脱粘损伤的复合材料加筋层合板的振动特性。根据层合板和层合梁的一阶理论,结合Adams应变能法的模态阻尼模型,建立了含损伤复合材料加筋板动力分析的有限元方法,开发了相应的有限元分析软件。通过典型数值算例的计算结果,分别讨论了具有基板分层和筋、板间脱粘的复合材料加筋板损伤尺度和损伤位置对板的传递函数的影响,得到含不同类型和尺度的含损伤复合材料加筋板的振动特征。