单螺杆振动诱导熔体输运模型与实验研究

采用自行修正的Tanner本构模型建立了单螺杆振动诱导塑化挤出机在熔体输运过程中的近似解析模型,根据黏性耗散功相等推导出了振动力场对熔体表观黏度的影响系数;并在单螺杆振动诱导塑化挤出机上就振动力场对聚合物熔体输运过程的影响进行了实验研究,分析了螺杆振动频率与振幅对挤出压力和挤出特性的影响规律.理论与实验结果均表明,单螺杆振动诱导熔体输运可实现低压挤出,但会导致螺杆特性变软.     

特种工程塑料螺杆挤出纤维的成型机理

基于特种工程塑料纤维拉伸及冷却固化段的流变特性，选用White-Metzner本构方程，推导出了特种工程塑料螺杆挤出纤维成型过程的非定常拉伸流动数学模型．通过对此数学模型进行简化，并用差分法进行数值计算，求出了特种工程塑料PEEK纺丝线上的速度分布及拉伸应变速率分布，为特种工程塑料螺杆挤出纤维成型装置的设计和纤维成型过程工艺参数的确定提供了理论依据．     

2(3PUS+S)型并联机构驱动部件振动响应特性分析

本文以一种2(3PUS+S)并联机构模拟人工髋关节摩擦磨损试验为背景,针对目前机构驱动部件振动响应特性分析需要大量理论公式推导的问题,提出了一种驱动部件振动响应特性分析的方法。该方法主要以软件操作为主,简单易懂、测试精度高。本文抓住驱动部件的主体部分——滚珠丝杠副,使用SolidWorks对滚珠丝杠副进行三维建模,将模型导入Adams软件中,进行动力学分析,得到单个滚珠的撞击力曲线图;然后利用Workbench进行模态分析得到系统的固有频率和振型;最后,基于瞬态动力学理论,利用Workbench软件结合滚珠和滚道的撞击力以及系统的固有频率和振型,进行振动响应分析,得到了螺母的加速度振动响应曲线,结果表明：螺母加速度振动响应的振幅和测点位置有关。通过振动响应的分析,可以验证设备可靠性,也为以后的结构参数优化设计提供理论依据。     

振动场下FFF热熔喷头内熔体表观黏度的理论研究

热熔喷头内部熔体的表观黏度是影响熔丝制造成型(FFF)产品机械性能的关键因素之一.本文首先提出利用振动改善FFF热熔喷头内部熔体表观黏度的方法,即对喷头施加纵向的正弦振动力场;然后针对施加振动后热熔喷头内部熔体的表观黏度进行了理论建模,并利用已有文献中的实验结果验证了理论模型的正确性;最后,利用所建模型探讨了施加不同频率振动后熔体表观黏度的变化规律,阐明了相应机理.研究表明:熔体表观黏度的理论与实验结果吻合度较好,理论模型正确;对热熔喷头施加振动场后,熔体表观黏度有效值随着振动频率的增大而逐渐降低.     

舰船多层衰波媒质的振动传递矩阵模型

舰船多层衰波媒质隔振技术是一种基于新型机理的隔振技术。针对其在振动传递效率影响中的静力学问题,通过分析结构物振动能量表征方式并采用声学边界条件,建立振动波斜入射多层衰波媒质时的声强二维传递矩阵模型。推导出声强透射、反射系数。通过专门的验证性实验,证明了多层衰波媒质隔振技术高效的实施效果。同时将二维传递矩阵模型理论计算值与文献中的计算结果进行比较,对比结果验证了模型计算的准确性,说明利用该模型从理论上考察多层媒质的衰波隔振效率是合适的。     

带锯机板式弹簧张紧系统的锯条振动频率

根据对带锯机杠杆压砣式张紧系统振动的分析结果,设计了一新型张紧装置,并用实验结果对其功率谱进行了分析,找出了影响振动的主频率,为今后研究降低带锯机的整机振动奠定了基础.同时对带锯机的锯条振动特性进行了分析,证明了新设计的张紧装置在降低锯条振动方面具有很好的效果.     

铅挤压阻尼器对网壳结构的减振控制

将具有良好耗能特性的铅挤压阻尼器加设到大跨空间网壳结构中,通过LS-DYNA软件对结构进行了减振效果分析.以施威德勒球壳为例,分析了铅挤压阻尼器不同布置位置对大跨空间网壳结构减振效果的影响,其中阻尼器的布置分别为交叉支撑布置、斜撑布置和混合支撑布置,综合分析表明,在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,铅挤压阻尼器减振系统的减振效果最佳,结构顶点位移被降低60.0%.同样在混合支撑布置铅挤压阻尼器的条件下,通过使用IDA的分析方法研究了该减振系统对大跨空间网壳结构倒塌临界荷载的影响,结果表明结构整体倒塌临界荷载提高了0.33倍.     

屈曲板型高静低动隔振器

针对船舶动力设备低频振动特点,设计一种结构简单新颖,具有准零刚度特性的屈曲板型高静低动隔振器,并加工研制出原理样机。搭建试验平台,对隔振器进行静力加载试验和振动传递率试验,对其准零刚度特性和隔振效果进行试验验证,对比分析高静低动隔振器和传统线性隔振器的隔振性能。试验结果表明,屈曲板型高静低动隔振器具有准零刚度特性,能有效降低共振频率,具有良好的低频隔振性能和较大的隔振区间,且隔振效果优于线性隔振器。     

振动离心复合试验系统中空气弹簧隔振系统设计

振动离心复合试验系统是将电动振动台或压电激振器安装在离心机转臂末端的设备,对于振动台顺臂振动,为了避免过大的激振力对离心机主轴及传动系统造成损坏,在转臂与转臂支承之间安装空气弹簧隔振系统。利用刚体动力学方法,建立了振动离心复合试验系统的数学模型。指出隔振系统必须具有变载荷对中能力。最后,考虑空气弹簧工作在压缩状态、考虑转速对系统刚度的影响,对隔振系统特性进行分析。分析表明,在转臂系统初始位置质心偏离时,空气弹簧刚度随着离心机转速增加而增大。空气弹簧刚度应足够大以抵消离心机转速影响,避免系统发散。     

采用半熔挤压法制备镁合金板的技术及应用

采用半熔挤压法制备镁合金板在镁合金板制造行业是一项新技术.传统制备镁合金板的生产工艺都是将镁合金板坯经过预热、反复升温和多道轧制才能制成镁合金薄板,设备大、能耗高,因为镁合金板在轧制过程中边缘部分容易开裂,因此成品率很低、成本很高.采用半熔挤压法制备镁合金板,先将镁合金加工成细小粒子,然后送进螺杆旋转式挤压机,在氩气（Ar）保护下通过梯度加热、旋转挤压、圆管模具和圆管切缝整平来制成镁合金薄板.半熔挤压法制备镁合金板的生产工艺具有设备和工艺简单可靠、能耗低、成品率高、废料少和生产成本低的显著优势.为生产高质量低成本的镁合金板提供了一条有前景的道路.     

单质体反共振隔振振动机械的理论及应用

将动力反共振原理DAVI应用于振动机械,提出一种新型反共振隔振振动机械,即单质体反共振隔振振动机.利用Lagrange方程建立了该振动机械的数学模型,推导了传递率的表达式,并给出了配重对筛机振幅的影响及该种振动机动力学参数的选择计算方法.通过计算机仿真和模型试验证明了这种振动机的隔振效果优于一次隔振,接近二次隔振.通过合理选择动力学参数,振幅减小量几乎可以忽略不计,振幅的减小还可以通过适当增加激振力得到补偿.     

基于无线传感器网络的机械振动监测系统设计

针对部分机械设备运行环境复杂,人员难以靠近等特点,提出了基于无线传感器网络的机械设备状态监测系统.本系统采用LM3S1968和CC2420作为无线传感器网络的主要硬件.针对LEACH算法的不足,改进了其路由选择算法.通过MATLAB虚拟仿真平台和现场数据采集表明,此系统能够对信号实行有效的采集.     

机载设备振动环境实测数据处理并行算法

为了提高机载设备振动环境实测数据处理效率,提出了一种并行化数据处理和振动环境谱编制方法。在SMP(symmetrical multi-processing)集群系统的多级体系结构下,以Welch(改进周期图法)算法为基础,进行了振动数据处理模型的并行化分析,对于并行化过程中存在的并行I/O、负载平衡等关键问题进行了讨论,提出了相应的解决方案。最终选择基于MPI/Open MP混合方式实现了算法。在搭建的集群环境下测试表明,12核参与运算的条件下,最高加速比可以达到7.4,有效提高了运算效率。     

啮合异向双螺杆挤出过程聚合物粉料熔融可视化研究

借助于玻璃视窗可视化挤出机,对啮合异向双螺杆挤出过程中聚合物粉料的熔融进行了实验研究;考察了螺杆构型、操作条件对聚合物熔融的影响,并总结出熔融过程的基本模型。研究表明,螺杆元件的结构与输送机理是聚合物熔融过程的决定性因素;海岛熔融模型与固体床熔膜模型是啮合异向双螺杆挤出过程中聚合物熔融的典型形态,且在前者中聚合物的熔融效率更高。     

旋转抽油杆柱扭转振动固有频率分析

在对旋转抽油杆柱的扭转振动分析的基础上 ,给出了各阶扭转振动固有特性参数的计算式 .实例计算结果表明 :螺杆泵采油系统在 70 0～ 1 80 0 m的正常下泵深度时 ,常用的单级和二级抽油杆柱的前五阶扭转振动固有频率在 2 6～ 6 0 8r/min,覆盖了螺杆泵采油系统的工作转速区 (6 5～3 5 0 r/min) ,这完全不同于有杆泵采油系统 .指出 :在选定螺杆泵采油系统的工作转速时 ,应将杆柱的前五阶扭转振动固有频率对应的转速作为约束条件 ,以避开该转速范围 ;对于级次杆柱的高阶固有频率 ,由于其频率相对单级杆柱的增减幅值在 2 .1 %～ 5 .2 %之间 ,可近似按单级杆柱考虑 .文中提供的数据可以直接指导螺杆泵采油系统的杆柱组合与系统转速的匹配     

基于Matlab的中厚板轧机机电扭振系统模型仿真

采用理论分析和数值计算相结合的方法建立了中厚板轧机机电扭振数学模型,通过对该模型的求解,得到系统在过渡过程中的全部响应,且对轧机在轧制过程中的主传动系统的间隙和打滑两种状态进行了分析,并对此进行了计算机仿真研究.结果表明:理论计算与现场测试是一致的,这能够更为准确地得出其拖动过程的各种响应状态;同时为进一步分析设备运行中存在的问题以及设备传动系统的优化设计提供了更为有力的工具.     

振动作用下单螺杆挤出机内聚合物熔体的流动

提出了一种求解二维耦合流场的有限差分数值模拟新方法，避免了求解压力Poisson方程。对振动力场作用下聚合物熔体在单螺杆挤出机螺槽内的流场进行了数值计算，得到了不同时刻螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力分布。结果表明，振动将导致螺槽内聚合物熔体的流动速度与剪切应力周期性变化，当振动扰动系数较大时，螺槽展开方向甚至会出现瞬时压力反流．最后，通过剪切应力的分布曲线证明本研究所得结果的正确性。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

螺杆结构对熔融金属挤压成型流场分布的影响研究

基于无限大平板模型进行挤出过程的压力公式推导，开展单螺杆结构对于熔融金属挤出过程的流场分布影响研究。将机头压力损耗计算所得压力数值与单螺杆挤出机建压数值进行对比，从而判断单螺杆挤出机挤出能力。采用ANSYS中的POLYFLOW模块对挤出过程进行仿真模拟，该模块采用网格叠加技术，模拟熔融状态下金属锡的挤出，其中忽略了惯性和重力影响的三维计算，对螺杆进行最优化设计。研究发现减小挤出机的机筒间隙及螺距可以增加螺杆元件对物料的输送能力，且由于金属具有超高流动性，在挤出中并不需要有完整的固体塞段。通过理论分析得到最优螺杆设计参数并完成样机制备，通过实验验证设备的可行性，最终结果表明所设计小型单螺杆挤出机能够实现金属锡的连续均匀挤出。     

聚合物熔体振动挤出过程的瞬态网络结构模型

运用瞬态网络结构原理建立了一个适合于挤出流动方向上平行叠加振动力场后聚合物熔体的非仿射网络结构本构方程，从理论上分析了振动参数对聚合物熔体剪切应力的影响，并将理论值与实验值进行比较，取得了较好的一致性，同时，研究表明，随着应变振幅和频率的增加，LDPE（低密度聚乙烯）熔体的缠结密度减少，剪切应力振幅增加。