CRH 5型动车组牵引部件键合图建模及故障注入

CRH 5型动车组牵引部件具有非线性、多能域等特点,不易获取准确的系统级机理模型,而基于数据的建模方法又很难描述系统的拓扑结构和元件间的因果关系.利用键合图建模理论多能域、图形化的特点,建立与实际物理系统相吻合的牵引电动机和齿轮箱级联系统的键合图模型;研究牵引电动机常见故障的注入,在键合图中模拟电动机定子绕组短路故障,分析故障下机-电能域间的交互影响,展示键合图建模在故障传播分析和故障诊断方面的应用前景.仿真结果验证正常和故障工况下键合图模型的准确性.     

同轴双输出减速器的键合图模型及仿真

首先分析了两输出轴等速反转的条件;然后通过对传动系统的分析,基于键合图的基本原理建立了同轴双输出减速器的键合图模型,在模型中考虑了平均啮合刚度,转动惯量,阻尼等影响因素,根据键合图中的因果关系和功率流,推导出了键合图模型的状态方程;通过对系统进行动态特性仿真,获得了系统内部各变量随时间变化的规律,揭示了系统的传动性能和动态特性;对比不同参数下两输出轴转速的响应曲线,分析了各参数对系统动态特性的影响;最后建立了同轴双输出减速器的简化模型,进行了虚拟样机实验,并将实验结果和键合图计算结果进行了对比,发现利用键合图理论对该类减速器进行动态仿真是有效的.     

液压分支管路瞬态响应简化建模方法与实验

本文采用功率键合图结台现代控制理论中的状态空间法,对液压分支管路系统的动态特性,参用分块函数对管系进行分段,建立简化的数学模型,在计算机上进行仿真,仿真与实验结果相吻合。     

键合空间模型拓扑结点表示及状态方程推导

键合空间理论是系统动力事图理论的拓展。键合空间模型如同键合图模型一样可以通过图示符号模型的自动推导而得到系统的状态方程。该文首先论述了键合空间模型结点的确定法则,提出了键合空间模型结点扑表述方法,由此得到了以结点为中心的键合空间模型自动推导方法－拓扑结点法。相对于键号为中心的自动推导方法来讲,拓扑结点法可以使键合空间模型数学描术更为精练,并提高自动推导的效率。     

干摩擦力的键合图建模方法及应用

干摩擦力具有间断的不连续的非线性特性,为了建立全面反映干摩擦力的键合图模型,将干摩擦力分为5个基本的开关状态,引入开关类量的键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPJ)概念,提出一种新的干摩擦力键合图建模方法和键合图模型.新模型不仅可以完整表达干摩擦力在各个状态的运动特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变,以弹簧-质量-阻尼系统为例,运用干摩擦力的新模型建立了该系统的键合图模型,并提取出其状态方程,通过与传统方法建立的状态方程相比较,验证本文提出的建模方法正确可行.     

用键合图理论建立浮动自动机系统动力学模型

该文介绍了系统动力学键合图理论的基本思想，并结合火炮自动机的具体特点，以某浮动自动机为实例介绍了用键合图理论把浮动自动机系统表示成统一格式的图形和数学模型的方法和步骤。文中还给出了用所建立的浮动自动机键合图模型编程上机的运算结果，并将计算结果和实测的结果进行了对比。对比表明，计算结果和实测结果基本相符，这说明用键合图理论建立火炮浮动自动机的动力学模型是可行的。键合图理论是系统动力学的新的分支，把它引入火炮自动机的设计中，可以丰富和发展自动机的设计计算理论。     

机械系统开关类元件的混合键合图建模

针对键合图难以表达机械系统开关类元件的非线性动力学问题,以常见的干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动为研究对象,通过分析其作用机理,引入开关类量的混合键合图建模方法,运用功率结型结构(简称SPG)概念,提出一种新的开关类元件键合图建模方法和键合图模型。以包含干摩擦、间隙接触碰撞副和单向不可逆传动的机械系统为例,根据开关类元件的键合图模型,结合机械传动的工作原理,建立整个系统的键合图模型,提取其状态方程,并通过仿真计算予以验证。研究结果表明:该模型不仅可以统一表达开关类元件在系统不同工作模式下的动力学特性,而且其因果关系在系统处于任何运动状态时均保持不变;仿真结果验证了建模方法正确、可行。     

螺旋钻机变幅时机液耦合动力学的键合图建模

为了从理论上研究螺旋钻机变幅机构内在的复杂动态特性,建立较精确的变幅机构数学模型。首先,分析螺旋钻机变幅机构的工作原理和结构特点,运用键合图理论对转动铰、油缸及立柱进行模块化建模,构建变幅机构基础单元的多体动力学模型;然后,建立变幅机构液压系统驱动力的键合图模型。通过分析各子模型的动态特性及相互作用规律,根据功率流传递路径,以统一方式建立变幅机构机液耦合动力学的键合图模型。研究结果表明:变幅油缸2腔压力的数值模拟结果与试验结果较吻合,表明该模型能预测机液耦合作用下系统的动态特性,可为分析和提高变幅机构的动力学性能提供参考。     

齿轮传动非线性动力学键合图建模研究*

考虑齿轮时变啮合刚度、传动误差和齿面摩擦力,研究运用键合图理论建立齿轮传动非线性振动键合图模型。建立用容性元件c表示的载荷和轮齿弹性变形的键合图模型,给出用时变啮合刚度表示的容度参数Kj;提出在齿轮传动动力学建模中用流源Sf表示传动误差,并给出建模方法;考虑相对运动速度与摩擦力方向的关系,建立齿面摩擦力键合图模型。根据因果关系和功率流,得到齿轮传动非线性键合图模型的状态空间方程。结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决齿轮非线性动力学的建模问题,研究工作是系统动力学建模研究的基础性工作。     

键图理论在汽车制动驱动系统动态模拟中的应用研究

分析了键图理论的特点及发展概况,论述了键图理论在汽车制动驱动系统动态仿真中的应用。建立了汽车气压制动驱动系统中阀类元件和管路等键图模型库,为制动驱动系统的动态仿真及控制研究提供了理论基础。     

基于MATLAB管路气柱固有频率计算方法

MATLAB适用于压缩机复杂管系中由于气流脉动所引起的管道振动的气柱固有频率计算。一个较为复杂的管道系统,可看成由各种管道元件组成,这些元件分别为等截面管、容器、分支管道流入总管道构成的汇流点、两根不同截面管道构成的异径管等。对于每一种元件,都可以找到上、下游点及脉动压力和脉动速度之间的关系。然后根据边界条件即可得到复杂管系气柱固有频率方程。借助计算机,便可算出任何复杂管道系统的各阶气柱固有频率。     

直升机座舱空气分配管路系统设计及仿真

为保证座舱内合适的空气参数条件,实现制冷、加温和通风换气,满足全飞行包线下的指标需求,本文基于某型直升机座舱布局,开展了座舱空气分配管路系统设计及仿真研究。通过需求分析,明确设计技术指标。详细设计了座舱空气分配管路系统布局方案,并计算了供气口及分配管路尺寸参数。基于Flowmaster软件平台,建立了管路系统仿真模型,利用流量配平仿真计算,实现了管路系统的流量分配。通过与试验数据对比,供气口流量分配误差满足工程要求,验证了仿真结果的可靠性和系统方案的可行性。最后,针对直升机全飞行包线范围内管网风阻和供风口流量的变化,对技术指标进行了仿真计算校核。结果表明,所设计座舱空气分配管路系统方案合理可行,满足设计指标要求。     

双层堤基条件下管涌逸出的颗粒流模拟

基于颗粒离散元理论,结合实际工程中的双层堤基管涌对管涌口颗粒逸出问题进行仿真模拟。基于颗粒流程序平台PFC2D(Particle Flow Code in Two Dimension)建立了管涌口附近地层的数值模型,通过模拟实验确定了颗粒参数,分别采用线性接触刚度和平行粘结本构模型定义黏土层和砂性土层的接触模型。通过与水的耦合作用,得到管涌口从发生到扩展的管涌演化全过程。采用FISH语言开发程序,分别得到其流失量、孔隙率、流速等参数并进行分析。宏观方面的研究结果表明,采用颗粒流模拟的结果与实际管涌的宏观现象基本吻合;细观方面,管涌颗粒在管涌发生发展过程中沿着实际水流速度最大的通道溢出,流速的分布情况存在从相等的平均流速状态向局部流速集中并逐渐增大的改变过程,局部细小通道逐的流速集中,引起周边颗粒的加速流失,最终导致管涌通道的形成。这些结果为PFC2D在渗透破坏方面的深入研究应用提供了一定的实用依据,同时也为在细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径。     

基于Fluent的充填料浆管道输送阻力模拟

 为了解高浓度浆体的流动特性, 结合流体动力学的理论和充填浆体的特点, 对充填浆体在不离析的条件下做流体质点、均质性和连续性的假设, 建立充填浆体管道输送的数学模型。结合某矿山工业试验的结果, 运用Fluent 软件对浆体管道输送进行了阻力数值模拟, 通过模拟与实测结果的对比可看出, 两者误差在5%左右, 得出了浆体流速与沿程阻力损失之间的关系方程, 进而运用此模型计算得到该浆体管输自流的速度区间1.82～2.23 m/s。利用数值模拟结果可以为充填系统管路的设计提供依据, 也可用来指导矿山的实际生产, 具有很好的实用价值和推广意义。     

天然气集输管网仿真技术研究

通过建立天然气管网管道元件以及非管元件仿真数学模型,采用隐式差分法将偏微分模型转换为有限差分方程,并采用牛顿-拉夫逊法求解模型,最后对某天然气管网进行了仿真分析,结果表明:各管道中的压力没有超过管道允许压力,部分管段压降、流量很小,增输潜力巨大,因此,可以调整输气方案,适当增加输气量.     

多流传动卷扬机系统的键合图模型及仿真

双驱动卷场杨是在行星减速器基础上发展起来的节能、环保型新一代扬机。简述了卷扬机多流动传统的基本原理，采用键僵图理论和方法，建立卷扬机多流传动系统耦合振动健合图模型，推导出传动系统的状态方程，并进行了系统动力学的仿真分析，获得了系统内部各部分状态变量的变化规律及关系，较全面地揭示了系统的传动性能及动态特性。研究结果为进一步深入研究卷扬机多流传动系统提供了动力学分析方法和设计依据。     

地下连续墙液压抓斗纠偏系统动态分析与建模

分析了地下连续墙液压抓斗纠偏控制系统的功能及基本工作原理,利用功率键合图理论建立了该系统的键合图模型.取系统中容性元件及惯性元件上自变量的积分作用为状态变量,推导出该系统的状态方程.MATLAB的仿真结果表明,该系统具有良好的动态性能.     

成品油管道输送高差混油模型研究

在倾斜管道顺序输送中 ,输送油品的物性差异在重力作用下影响混油的形成。分析了油品物性对混油过程的影响 ,利用与混油区的物质分布相关的轴向有效分散系数 ,建立了管道顺序输送高差混油模型。同时考虑了粘度和密度的变化 ,采用Crank Nicholson型隐式格式构造差分方程 ,并进行了数值求解。利用计算实例对雷诺数、倾角和输送长度等混油影响因素进行了分析。结果表明 ,倾角对混油的影响随着输送距离的增加和雷诺数的提高逐渐减小 ,特别是在大于临界雷诺数的高度湍流和长距离输送时 ,倾角对混油的影响相当小     

支架液压系统键图模型的建立

介绍了利用功率键图理论绘制支架液压系统各元件的六法,通过必要的假设与简化,建立了支架液压系统的键图模型,为研究系统的动态特性,分析系统的工作过程及其影响奠定了理论基础,为进一步改进和完善支架液压系统的性能提供了重要的保证.