考虑间隙的弹塑性断路器弹簧操动机构动力学特性研究

基于碰撞理论及Johnson-Cook模型,建立了含间隙某型高压断路器弹簧操动机构有限元弹塑性动力学模型,研究了机械系统中分、合闸过程大功率脉冲诱发的复杂宽带非线性动力学特性,探讨了销轴及轴套挤压变形及失效破坏的产生机理,同时采用动力显示积分法、通过试验测试及能量平衡理论验证了模型的准确性。研究表明:间隙会导致销轴和轴套发生接触碰撞,弹塑性会导致碰撞过程中弹簧操动机构的构件发生挤压变形,运动副间隙和构件弹塑性共同分配操动机构输入能量,需综合考虑才能得到较真实的机构动力学响应;适当增加间隙会将弹簧操动机构瞬间的部分驱动能量转换成铰接处接触碰撞的能量,由此降低了构件的弹性变形,缓冲了机构冲击振动。该结果可为机械操动机构研究提供参考。     

一种含转动副间隙多连杆机构非线性动力学行为分析方法（英文）

给出一种通过对欠驱动机构的分析来预测含转动副间隙多连杆机构动态特性的方法,利用该方法对含转动副间隙平面多连杆机构的非线性动态特性进行分析。以含转动副间隙的二自由度九连杆机构为研究对象,首先通过将转动副间隙看作虚拟无质量连杆,据此可把含转动副间隙九连杆机构变为欠驱动的十连杆机构;然后利用拉格朗日方程建立欠驱动十连杆机构的非线性动力学模型,采用龙格-库塔法对动力学模型进行数值求解,分析机构中滑块的位置、速度和加速度等运动输出、曲柄的驱动力矩等动力学响应,通过相图和庞加莱映射图对含转动副间隙的二自由度九连杆机构中存在混沌现象进行辨识;最后研究不同间隙值和不同驱动速度对九连杆机构混沌的影响,并绘制分岔图。该研究对于进一步研究含多间隙复杂连杆机构的非线性动力学研究具有重要价值。     

考虑摩擦的含S副间隙6-SPS机构动力学分析

利用拉格朗日方程建立了理想并联机构的动力学方程,并利用连续接触模型得到了含间隙S副6-SPS并联机构的动力学方程,该机构动平台上6个运动副全部含有间隙.把动平台S副间隙简化为一个无质量连杆,其长度用随机函数表示,并在机构间隙的变化速度与机构运动速度之间建立函数关系,用机构运动速度表示机构间隙的变化速度.把动平台上6个运动副简化为一个推力轴承,研究摩擦对机构的影响,分析机构所受到的摩擦力矩.通过求解机构的动力学方程,得到机构的动力学特性曲线.结果表明:机构间隙和运动副摩擦对动力学特性都有影响,计算油膜黏性摩擦力矩时引入随机函数,使运动副球体的运动更接近真实状态.     

新型三球销移动副的间隙模型研究

为了研究含间隙机构的动力学特性 ,首先要建立运动副的间隙模型。目前常用的几种间隙模型都存在一定的不足 ,不完全符合实际运动。针对这几种模型中存在的问题 ,基于弹性接触理论 ,考虑副元素的非线性特征 ,建立了非线性等效弹簧和阻尼器 ,并给出了运动副力学描述方程。结合三球销移动副的特殊结构 ,建立了该运动副提供的力约束方程。通过仿真计算和实验研究 ,两者具有很好的一致性 ,证明了该模型的合理性和实用性。研究结果为含间隙运动副机构的动力学研究提供了理论基础。     

考虑弹簧应力松弛的高压断路器运动特性

针对操动机构分合闸弹簧应力松弛严重影响高压断路器的可靠运行问题,以ZN12型高压断路器为研究对象,研究分合闸弹簧应力松弛对高压断路器分合闸运动特性的影响。采用动力学仿真软件ADAMS建立该断路器的分合闸仿真模型,并通过试验结果验证仿真模型的准确性。开展断路器弹簧应力松弛试验,确定弹簧蠕变本构模型中的参数。将数值求解得到的服役后期弹簧应力松弛结果代入仿真模型,研究分合闸弹簧长期应力松弛后对断路器操动机构动触头时间-位移参数的影响。研究结果表明:应力松弛对分合闸运动行程影响较小,但会显著延迟分合闸运动时间,尤其是对分闸过程影响更大。研究方法和结论可为高压断路器弹簧操动机构的设计和高压断路器检修规程的制定提供理论参考。     

考虑碰撞和阻尼的弹性机构动力学分析

为了分析机构构件的结构阻尼对含间隙机构振动特性的影响,采用非线性弹簧阻尼模型描述间隙副的碰撞接触力,基于运动弹性动力分析理论,在建立多间隙副机构刚体动力学模型的基础上,考虑构件的结构阻尼特征,建立了多间隙副机构弹性机构动力学模型;通过数值计算,分析了间隙副副元素分离碰撞及构件结构阻尼对机构动态特性的影响.分析结果表明,运动副间隙使弹性机构振动增大,而构件的结构阻尼特性对抑制弹性振动有较明显的效果.     

含间隙3-CPaR&R1R2混联机构动力学分析

为研究关节间隙对混联机构动态特性及混沌现象的影响,以3-CPaR&R_1R_2混联机构为研究对象,考虑转动副关节间隙并基于弗洛雷斯(Flores)接触力模型和修正的库伦(Coulomb)摩擦模型,分别建立了含间隙关节元素间的法向接触力和切向接触力模型,进而基于拉格朗日方程建立了含关节间隙混联机构动力学方程.通过数值仿真分析了不同驱动速度和间隙尺寸对机构动力学特性及混沌现象的影响,同时探讨了机构稳定性与关节元素碰撞的关系.研究结果表明:增加驱动速度与减小间隙尺寸可使机构混沌现象减弱,改善机构动态特性;机构稳定性与碰撞过程中关节元素间的冲击现象相关,且随着冲击现象的加剧机构稳定性降低.     

滚珠丝杠传动非线性刚度动态特性的数值仿真

数控工作台是一个复杂的非线性动力学系统.其滚珠丝杠副刚度的非线性变化规律分别呈软弹簧和硬弹簧特性,其动态特性分别遵循软、硬特性的Duffing方程.用MATLAB/SIMULINK仿真平台,分别对软、硬特性Duffing方程的动态特性进行仿真,得到不同工况下的特征相图.仿真结果表明其几何特征丰富多彩;存在周期运动、准周期运动和混沌运动等多种运动状态;存在由倍周期分岔向混沌运动的演变过程;软特性比硬特性运动状态复杂、出现混沌的机会更多.提出了为提高精加工过程中的质量,应把工件装夹在工作台中间,使加工过程中滚珠丝杠副运行在弱非线性区;精选走刀方向,使刚度非线性呈硬特性,以减少出现混沌的机会.     

一类非线性振荡电路中的Lyapunov指数分析

通过Duffing方程研究了一类非线性振荡电路中的复杂动力学行为,分析了带有激振力的Duffing方程在参数改变时对系统动力学行为的影响.当系统的分岔参数有微小的改变时,系统呈现出非常丰富多样的动力学行为.分岔图显示有周期泡现象产生.利用Poincaré映射图分析了系统混沌吸引子的特性,通过仿真系统的分岔图准确的刻画出系统的周期运动和混沌运动,通过计算Duffing方程时间序列的Lyapunov指数谱和维数谱分析了系统混沌特性,揭示了此类系统通向混沌的过程与系统的动力学行为的复杂性,验证了该系统的分岔图与Lyapunov指数谱图和维数谱图的一致性.此项研究得到了一些具有理论和工程价值的结论,为其他系统的研究提供了可靠的理论依据和有效的数值方法.     

基于流固耦合钻柱系统动力学模拟

通过研究钻柱系统的非线性动力学问题,建立了钻柱系统流固耦合动力学方程.利用Galerkin截断方法,将偏微分方程转化为常微分方程,采用Runge-Kutta积分法进行了数值模拟,研究了不同支撑刚度系数下,系统脉动频率、脉动幅值和质量比等参数激励对钻柱系统动力学特性的影响.结果表明,在不同的参数激励下模型表现出丰富的动力学行为,呈现不同的周期运动、拟周期运动、混沌运动和跳跃间断现象.系统由混沌运动通往周期运动的路径为倍周期倒分岔形式;支撑刚度在一定程度上引起系统固有特性的改变,对系统的非线性动力学行为有复杂的影响.