可展索-桁架结构的有限元分析

针对完全打开状态下的可展索-桁架结构,借助Fortran程序语言编制的有限元程序,进行线弹性分析。将可展结构的特有单元——剪式单元作为一个宏单元来考虑,推导了宏单元的刚度矩阵,并用于可展结构线弹性响应的数值分析,减少了总体自由度,提高了算法效率。通过与ANSYS对比分析,证明这种途径得到的内力及变形具有较高的精确度。动态模拟可展结构的展开过程,计算效率是关键问题,采用该宏单元无疑将提高模拟展开的计算效率。     

基于有限元的汽车变速器耦合系统动力学分析

利用三维实体单元、弹簧阻尼单元和耦合矩阵单元的混合有限元方法建立了某型汽车变速器有限元实体模型,对三档下的变速器传动系统和总成进行了模态分析;对包括斜齿时变啮合刚度、冲击和误差激励在内的两个内部激励作用下的变速器传动系统耦合模型动态响应进行了计算.结果表明,三档特定工况下变速器不会发生共振;耦合系统振动响应频谱成分存在分频、倍频及调制频率成分,振动响应表现出多周期的非线性特性.该研究为变速器的噪声分析和优化设计打下基础.     

动静干涉下压气机叶轮气动激励与振动分析

为研究离心压气机叶轮的气动激励特征及激励作用下的振动特征,建立了单向瞬态流固耦合模型进行计算分析.利用模态分析确定了叶轮的共振工况,在此工况下进行单向瞬态流固耦合计算.讨论了叶轮与进气弯管和出口蜗壳发生动静干涉时,其表面非定常气动激励的时域与频域特征,并进一步讨论了叶轮在此气动激励下振动时的时域与频域特征.结果表明,叶轮共振时的主要振动分量是基频与共振频率处的振动分量,共振频率处较小的气动激励引发了较大的振动幅值;长叶片吸力面前缘等位置处动应力及离心应力较大,是疲劳失效危险点,叶轮易从此处萌生疲劳裂纹并发生疲劳断裂.      

高铁路基动力荷载传递规律研究

探明列车荷载激励下高速铁路路基结构振动特性和动力荷载传递规律具有重要意义。以云桂高速铁路工程为研究背景,采用现场试验、调研与数理统计和理论分析的方法研究列车荷载激励下路基内动态土压力、振动速度、振动加速度分布特征和传递规律,建立不同轨道型式高铁路基动荷载传递模型。结果表明路基振动荷载传递主要发生在基床结构层内,且基床结构型式和参数对改善振动荷载传递具有显著影响;高铁有砟轨道路基面动应力强度约为无砟轨道的3～5倍,但有砟轨道路基动应力随深度的衰减明显较无砟轨道快;采用双曲线函数可较好描述高速列车荷载激励下路基内动态土压力随深度衰减趋势。该研究可为高速铁路路基结构设计提供参考。     

多工况激励下大跨度钢结构高铁站房振动响应的现场实测研究

基于太原南站钢结构站房健康监测系统,对站房结构在列车进站、出站、过站工况,人群检票进站工况以及施工荷载工况下钢结构站房的实测加速度响应数据进行分析,考察不同测试工况下钢结构站房的振动响应特性。结果表明:结构竖向加速度响应频率与列车加载频率呈倍频关系,站房在列车过站工况激励下的响应明显大于列车进站、出站工况,且均不会引起结构的显著振动;人群步频的1倍频与2倍频易激起结构竖向振动,但受步速限制,其等效峰值加速度(ESPA)最大值未超过规范限值;施工荷载激励频率在10 Hz以上,易激起X形钢柱竖向振动;等效峰值加速度曲线能较好反映加速度响应幅值的变化趋势,可用来评估大跨度站房结构的舒适度水平。     

框架剪力墙结构的滤波减振特性

目的将固体物理学中周期结构理论拓展应用到土木工程中,计算框剪结构的频散动力特性,进一步研究框剪结构的滤波减振特性.方法首先应用COMSOL M ULTIPHYSICS建立了框剪结构标准层楼结构模型并施加周期性边界条件,求解计算框剪结构频散关系;其次参数分析讨论了框剪结构典型参数对第一衰减域的影响;最后应用ANSYS对框剪结构模型进行模态分析、频率响应分析和时程分析,验证其滤波特性.结果框剪结构频散曲线具有带特性.当外部激励处于滤波衰减域范围内时,振动随着传播不断衰减,结构响应较小;相反当外部激励处于滤波衰减域范围之外时,振动随着传播没有衰减,结构响应较大.结论应用周期结构理论,可有效分析框剪结构的滤波减振特性,利用该特性有望在设计阶段对框剪结构进行优化布置,从而减小框剪结构内部设施在外部激励下的动力响应.     

基于超单元建模法的车身动力学仿真分析

为了解决车身动力学仿真的计算效率问题,提出基于超单元建模法的车身结构动力学仿真分析方法.该方法将某MPV车型车身结构划分为若干个子系统,通过超单元缩聚、剩余结构求解及超单元数据恢复三个阶段获得车身系统模态参数和频响函数.结果表明:与传统建模分析方法相比,在不降低计算精度的前提下,采用超单元建模法进行车身模态分析时的计算时间缩短约6.9%;在结构优化目标下进行基于频率响应分析的整车加速工况仿真时的计算时间缩短约87.7%;并且在整车加速工况仿真中,通过超单元建模分析方法得到的车内地板振动响应在总体趋势和峰值频率点方面均与试验结果较一致.     

基于虚拟样机的转子式压缩机瞬态工况激励载荷辨识方法

针对封闭式压缩机瞬态工况下激励载荷测试困难的问题,文章通过测试启动过程等瞬态工况下压缩机排、回气口的位移响应,并结合压缩机的虚拟样机动力学模型,提出了一种压缩机瞬态工况下激励载荷的辨识分析方法。分析了转子式压缩机在启动阶段的载荷特征,明确了压缩机在启动过程等瞬态工况下的激励载荷具有较明显的脉冲激励特征,进而提出了对脉冲激励峰值出现时间以及峰值载荷的辨识算法,并通过实验测试验证了该算法可行,为压缩机-管路系统在启动过程等瞬态工况下的动力学响应特性分析奠定了一定的基础。     

人行荷载模型与人致结构振动试验研究

为建立大跨楼盖结构人行荷载模型及人致振动分析方法,开展了楼盖模型结构人致振动试验研究.基于实测的动荷载因子值,建立了人行荷载傅里叶级数模型.依据结构动力学原理,建立大跨楼盖结构人致振动方程,采用Wilson-θ法及有限元分析计算大跨楼盖人致振动响应.基于7.7 m×4.7 m楼盖模型结构,开展了单人及多人不同行走频率工况下的人致结构振动试验,讨论了模型结构人致振动加速度响应的变化规律,并对比分析了理论计算与试验结果.结果表明,多人固定步频行走下的结构振动响应明显高于自由行走下的结果.不同工况下的模型结构人致振动试验结果与计算分析结果均较为吻合.建立的人行荷载模型及人致振动分析方法能有效预测人行荷载激励下大跨楼盖的振动响应.     

推靠式旋转导向系统底部钻具组合动态安全评价方法

推靠式旋转导向钻进时巴掌对井壁的间歇性推靠致使钻柱处于非线性阻尼激励的复杂工作状态,剧烈的振动易引发钻柱的疲劳失效。建立考虑巴掌与井壁的接触碰撞及动态激励的底部钻具组合动应力计算模型,分析钻柱转速对钻柱动应力和钻头侧向力的影响。结果表明:钻井过程中底部钻具组合动应力和钻头侧向力处于剧烈波动状态,尤其在临界转速下运动的钻柱将产生剧烈的振动及较高水平的动应力,导致钻柱出现疲劳破坏;通过调节钻柱转速至两阶相邻转速中间值,可显著降低钻柱的振动加速度。现场试验验证了通过调节钻柱转速提高底部钻具组合动态安全的可行性,为推靠式旋转导向及同类工具安全钻进参数的优化设计提供了依据。     

含间隙铰空间可展桁架结构的动力学实验

为研究微重力环境下含铰接间隙航天可展结构的动力学特性,让可展桁架结构分别在水平悬吊和垂直安装情况下展开到位后突然锁定,测试并比较标志点的衰减振动加速度响应。在水平安装时,用橡胶绳把每一部件悬吊起来,以尽量消除部件重量对铰关节的作用力。实验结果显示,与垂直安装状态相比,水平悬吊安装状态下含间隙桁架结构衰减振动的加速度幅值响应减小,振动时间较短,有更宽的频谱响应和严重的响应滞后现象,对铰间隙的初始运动状态呈现出高度敏感性。     

双圆弧齿轮弯曲动应力有限元分析

基于有限元及瞬态响应特性分析理论,将ANSYS和Pro／Engineer软件相结合,利用数据表对双圆弧齿轮进行斜坡式施加动载荷,并对产生的复杂弯曲动应力进行仿真分析,得出了特定工况下齿根及齿腰等效弯曲动应力的分布区域和变化规律．研究表明：当凸齿开始进入啮合时,啮入端齿根及齿腰的等效弯曲动应力最大;适当加大主动轮齿啮入端修薄量和齿轮重合度尾数,可提高齿轮的弯曲强度,但在啮出端不必进行齿端修薄．     

张拉结构风致振动理论和试验研究

为了研究张拉结构风致振动机理和规律,采用风洞试验、流固耦合数值模拟方法(FSI)和频域方法对单片张拉膜结构、张拉膜结构屋盖和单层平面索网的风致振动响应进行了分析.利用风洞试验,研究了来流湍流度、风速、风向角、膜面张力等不同工况对结构测点位移和根方差的影响.采用数值模拟和频域方法,分析了典型风洞试验工况,并与试验结果进行对比,以验证理论分析方法的可靠性.结果表明:在紊流风作用下,单片索膜做随机受迫振动,振动以背景响应为主,FSI数值模拟、频域法与试验结果较为接近;膜结构屋盖在特征湍流作用下发生颤振,数值方法尚未模拟出这一现象;玻璃面板刚度可以有效降低单层索网风致振动响应.     

4G—2.5收割机组动态特性研究

本文阐述了“4G一2.5”收割机组的数学计算模型和激振法测定机组固有频率的方法。在对机组割麦工况和道路运输状态下的动态特性,收割机刀杆和机架动应力分析研究的基础上阐明拖拉机前、后轮,收割机拖板对机组振动响应的不同影响及机架、刀杆动应力的变化情况。初步探明该机组在割刀和发动机工作频段范围内具有较大的响应,是造成机组振动过大的主要原因。     

公路连续梁桥在横向多车作用下的振动响应研究

为研究横向多车作用下连续梁桥的振动响应,通过ANSYS建立公路连续箱梁桥的三维实体有限元模型,采用三维整车模型模拟三轴自卸汽车,引入路面不平顺的激励作用,建立多车车桥耦合振动方程.采用自编Matlab程序对横向并排两车、纵向前后两车及单车工况下桥梁的振动响应进行对比研究.结果表明:横向两车工况下的冲击系数与单车工况下的冲击系数接近,且为单车工况结果的0.4～1.3倍;纵向两车工况下的冲击系数绕单车工况下的冲击系数上下波动,且为单车工况结果的0.037～43.887倍.多车工况下的桥梁振动响应与车速、桥跨、车辆间距、路面等级等多种因素有关.     

重车各轮相干桥面激励的桥梁随机振动

为了研究重车各轮相干桥面不平顺激励对桥梁振动响应的影响,首先根据车辆左右轮的相干函数关系和前后轮的时间滞后关系,推导重车各轮桥面激励输入的功率谱矩阵,建立多轮多点桥面不平顺激励的频域模型。然后,以1辆四轴重车为研究对象,基于虚拟激励法分析重车各轮相干桥面激励对1座连续T梁桥振动响应的影响。研究结果表明:重车各轮相干增大了桥面不平顺的激励强度,引起桥梁振动响应的增加,且桥梁振动响应随着相干强度的提高而增大;不同相干函数模型的桥梁振动响应大小各不相同,但都能反映重车各轮相干桥面激励的桥梁振动响应规律;车辆各轮同步激励的桥梁振动响应最大,车辆各轮桥面激励相干的桥梁振动响应次之,而仅考虑重车各轮桥面激励时间滞后的桥梁振动响应最小;非平稳桥面激励的桥梁振动响应大于平稳激励,重车行驶的加速度和初始速度越大,桥梁振动响应就越大;不同荷载工况下,重车荷载直接作用的T梁振动响应大于非直接作用的T梁;桥梁振动响应随着桥面路况的恶化而增大,振动响应的均方根值成倍增加;多轴重车对桥面不平顺激励很敏感,相同的车辆载重量,桥梁振动响应随车辆轴数的增加而增大,且整体车引起的桥梁振动响应大于拖挂车。该研究结果不仅可为桥梁的建造和管养提供参考,而且为重车过桥的限速和限重提供了理论依据,充分表明加强桥面养护的必要性。     

铝合金薄板结构多模态随机振动疲劳分析

基于数值方法分析了铝合金薄板在共振和非共振状态下的动态响应,结合Dirlik疲劳寿命估算方法,确定振动应力是影响结构振动疲劳寿命的主要因素.利用数字图像相关技术,通过随机振动试验验证了数值计算动应力的准确性,研究了结构在多模态随机载荷激励下的振动特性,发现高阶模态载荷会影响结构振动疲劳损伤,引起结构振动疲劳寿命的急剧降低,并分析了产生这一现象的原因.     

力的分布形式对简支板振动响应的影响

为了分析振源设备安装方式对基座振动响应的影响,本文分别建立了简支板在点激励、线激励和面激励下的振动响应模型,研究表明：低频段,板的平均振动加速度级和振动分布特性在三种激励方式下都非常接近;高频段,点激励下的平均振动加速度级最大,面激励下的振动响应最小,板的振动分布特性与激励力的分布形式密切相关。     

铰接式自卸车前车体侧倾振动仿真分析

针对铰接式自卸车前车体侧倾振动较大的问题,建立了该系统6自由度振动模型.分析了特定激励工况下,系统参数对该振动系统响应的影响程度.所选特定激励工况为:左、右车轮所受激励具有相同幅值和相同频率,而相角相差π,即最易引起系统侧倾振动的激励工况.考查的系统响应指标为驾驶室侧倾角加速度的模.影响因素包括悬架阻尼、两侧悬架间距等...     

某汽车排气系统的机械疲劳寿命仿真分析

为有效提高全寿命分析的准确性,采用有限元法预测排气系统的疲劳耐久性;将名义应力法与动态疲劳分析方法相结合,提出了一种基于动态响应的全寿命分析方法.该方法采用模态频率响应计算结构在不同频率激励下的应力响应,进而以应力响应为疲劳载荷并结合材料的疲劳特性和Miner线性累积疲劳理论,计算得到结构的疲劳寿命.以某型轿车排气系统为研究对象,分析其在发动机扭矩激励和振动激励下的机械疲劳寿命,仿真结果表明,该排气系统的耐久性满足要求.