人体生物力学模型的驾驶舒适度仿真研究

为了高效地评价人在驾驶汽车过程中的舒适性,由Adams/LifeMode软件建立了坐姿人体-座椅系统的生物力学模型.应用Matlab工具编程,得出了GB7031规定的B、C级公路的功率谱函数,并转换成易于加载的时域信号.通过加权计算,得到了在典型行驶速度下人体关键部位的振动加速度响应,进而提出了全身振动以及人体局部振动的舒适性仿真评价方法.采用Adams/LifeM-ode软件,建立了有别于传统弹簧—阻尼—质量模型的人体生物力学模型,实现了乘坐舒适性评价的计算过程,为研究人体局部振动舒适性提供了理论基础.     

声带三质量块振动模型的研究

从声带的生理结构和发声机理出发,考虑声带的分层结构及病理情况,运用声学的基本理论,建立了声带的三质量块振动模型.采用电-力-声类比的方法对模型进行分析,得到声门声阻抗等效电路图,并建立声带振动的动力学方程.根据声带病变后可能发生的变化,选取一系列声带的相关参数值,模拟声带的振动情况,得出声带振动的位移图像.结果表明:若声带的不同层结构的参数发生变化,其振动波形也会发生变化,并且影响其他层结构的振动.     

弹簧质量对振子运动的影响

弹簧振子是物理学中的一个典型模型,在实验中得到的弹簧振子的振动频率和理论结果存在着较大的差异,其中有很多原因,但主要是由于弹簧的质量对振动有一定的影响。通过四阶龙格—库塔法,求解含质量的弹簧振子运动方程的解,由计算结果分析弹簧质量对系统振动频率的影响。     

弹簧纵波的理论和实验研究

通过对弹簧振动特性的分析,建立了弹簧纵波方程—简谐波方程.得到了弹簧上纵波传播速度与弹簧参量间的理论关系,并从实验上进行了验证.     

真实感人体头部建模方法研究

在虚拟环境中，对人体头部变形曲面提取特征并参数化，建立基于弹簧质点系统的标准几何模型；借助重叠图像拼接技术形成纹理图像；根据纹理图像调整几何模型特征参数，配准图形和图像形成特定的变形几何模型，再把拼接图像纹理映射到变形几何模型上，得到一种真实感人体头部模型。     

一种新的声带振动模型

根据人体声带的生理结构和振动特性,提出了一种利用双叠片矩形压电振子换能器来模拟声带的振动模型,并依据弹性力学理论和换能器的基本理论,推导出了这种声带模型的频率特性,最后分析了声带的参量与振动频率之间的关系。结果表明:利用双叠片矩形压电振子换能器来模拟声带是可行的;声带材料的比模量越大,振动频率越高;声带的长度越大,振动频率越低;声带的厚度越大,振动频率越高,反之亦然。     

声带振动与声门图多质量运动学模型研究

本文在声带振动运动学水平上建立了声带边缘位移函数,函数综合考虑了发声位两侧声带夹角、声带厚度边缘倾角及边缘曲面形状和发声振动过程中振幅和相位在声带边缘上沿长度和厚度两方向的分布,以及两侧声带接触碰撞非线性过程等因素的影响。以位移函数为基础,并将声带沿厚度和长度方向分解为8×8个振动质量,通过仿真计算,在各种参数组合条件下得到的声门图波形与相应的实测波形是相似的,与声带振动的生理与病理解释结果是一致的。本文从又一个侧面证实了声门图与声带振动的关系。     

简支梁桥顺桥向固有振动

考虑简支梁桥顺桥向振动特点,建立了固有振动模型:将桥墩简化为悬臂梁,在墩顶处采用弹簧模拟板式橡胶支座,上部结构简化为集中质量,基于贝努利——欧拉梁振动理论和达朗伯原理,考虑轴向力对简支梁桥顺桥向固有振动影响,得到了简支梁桥顺桥向固有振动的解析式.     

关于弹簧振子实验中实验条件的讨论

讨论了在弹簧振子质量不可忽略的条件下,弹簧振子系统振动固有频率的精确解.与通常大学物理实验中引用的弹簧振动固有频率的瑞利近似关系相比较,进而得到该近似关系的应用条件.     

空气弹簧悬架的振动模型和刚度特性研究

提出了带有附加气室的空气弹簧的力学模型,建立了空气弹簧在汽车悬架中的数学模型.分析了空气弹簧的刚度特性,对其求解进行了简化,利用多尺度法对空气弹簧在正弦激励下的主共振响应进行了计算,得到了幅频响应关系.通过研究得到空气弹簧的振动过程中介于两种简化的力学模型之间,且呈现较强的非线性特点.     

车载DVD机芯振动性能研究

为了研究车载DVD机芯的振动性能并进行优化设计,建立了一个6自由度的车载DVD机芯振动系统模型。从机械系统动力学理论出发,参照振动系统的“质量弹簧阻尼”模型,分析推导了系统动力学平衡方程,得到了质量矩阵、弹性矩阵及阻尼矩阵的具体表达式。利用M ATLAB及其S im u link工具箱,建立了一个多输入多输出动力学系统模型,对多个复杂耦合的参数变量进行了仿真研究。结果表明:稳态低频特性和瞬态特性决定着机芯振动性能,它们与弹性系数和阻尼系数的大小相关;振动转角对机芯边缘振动位移量贡献较大,它与弹簧和阻尼器的分布状态有关。     

大型直线振动筛的动力学分析

对大型振动筛的振动系统进行动力学分析,建立力学模型、运动微分方程,即可知振动质量、弹簧刚度、偏心质量与振幅之间的关系,并且分析了由不平衡激振力引起的异常运动,为振动筛的设计与制造提供方便.     

一种新的单双侧息肉模型及其仿真

基于H-C的二质量声带模型,推导出单双侧声带息肉模型,利用病理声带振动方程从位移与声门体积速度的角度进行分析,并利用分岔图中的最大值得出单侧声带息肉模型中息肉尺寸对振动位移、声门下压和声门体积速度的影响。仿真结果表明,息肉尺寸越大,声带的振动幅度越小,对说话人发声的影响程度越严重,并结合临床诊断,证明此模型对于分析声带息肉病理的有效性。     

椭圆模型模拟声带振动的远场指向性

针对声带振动产生的声场的空间分布问题,根据声带的生理结构、振动特性及声学基本理论知识,提出用椭圆振动模型来模拟声带的振动,采用点源组合的方法计算了正常声带模型振动时产生的远声场的指向性。运用Matlab对声带模型的声场指向性进行了模拟仿真与分析,讨论了声带振动频率对声带模型产生的指向性的影响以及振动的点源数对声压幅值的影响;并模拟出当声带发生病变时,会影响声带模型的声压幅值,进一步又探讨了声带模型空隙尺寸发生变化时声场指向性的变化规律。结果表明,与正常声带模型相比,病变声带模型已不再有原来的规律,从而为声带的进一步研究及临床治疗提供了理论基础。     

500kV输电线路新型防振金具

 新型防振金具减振防舞阻尼弹簧间隔棒改进了传统金具在减振方面的方法,采用阻尼弹簧和重球联合减振来抑制输电线路微风振动.此新型防振金具在组件构成和结构形式上都有较大创新,使间隔棒框架、阻尼弹簧和重球组成一个整体,通过阻尼弹簧和重球的持续运动将振动的能量耗散掉,获得减振效果.运用ANSYS有限元软件建立装有间隔棒的四分裂导线模型,模拟微风振动,通过对比无间隔棒、加普通间隔棒、加减振防舞阻尼弹簧间隔棒情况下的位移时程曲线,得到此新型防振金具在减振性能方面的优越之处,相同时间内减振防舞阻尼弹簧间隔棒能将导线的最大振幅降到最低.通过非线性拟合和参数优化获得最优减振性能的间隔棒参数,运用ANSYS验证优化数据的正确性,最终得到当重球质量取1.8kg,弹簧刚度取0.7kN/m时,减振防舞阻尼弹簧间隔棒取得最优减振效果.     

一种基于振动舒适性的山地自行车后悬架参数设计方法

采用实验方法,比较了在不同频率简谐激励下后悬架配有不同类型减振器时全减振山地自行车车架的振动特性,发现在一定频率范围内弹簧减振器具有良好的减振效果.通过对具有弹簧减振器后悬架山地车的车架振动实验验证了该车架动态仿真模型的正确性,在此基础上建立了整车动态仿真模型.借鉴国际标准ISO2631-1中人体承受全身振动的评价方法,给出了自行车骑行过程中振动舒适性的评价指标.采用均匀设计试验法进行了整车动态仿真实验,并通过逐步回归分析找到了减振器刚度和结构尺寸等后悬架设计参数与评价指标之间的映射关系,同时利用规划求解方法对设计参数进行了优化.研究过程为山地自行车后悬架的设计提供了一种有效方法.     

以振动最小为目标的汽车变速箱齿轮动态优化设计

提出将一对相互啮合的渐开线圆柱斜齿轮简化为双质块双弹簧振动模型的解题思路.根据这一振动模型,推导了齿轮副的平均单齿刚度、单对轮齿啮合综合刚度、有效质量、固有频率与临界转速等一系列计算公式.以振动最小为优化目标函数,对汽车变速箱的高速级斜齿轮传动进行动态优化设计,得到满足实际需要的最优化参数.     

驻留人群-结构耦合体系竖向动力特性

为研究人-结构竖向相互作用中驻留人体模型的适用性,基于质量-弹簧-阻尼(mass-spring-damper, MSD),质量-弹簧-阻尼-附加质量(mass-spring-damper-added mass, MMSD)和刚性质量(rigid mass, MR)三类人体模型,建立了人群-梁耦合体系动力方程,分析了单人作用位置以及人群数量对耦合体系动力特性的影响,以加速度峰值和均方根加速度为指标,评估了三种模型对振动响应的敏感程度。结果表明:MMSD模型和MSD模型对耦合体系动力特性的影响趋势一致,但结果的相对误差会随人群密度的增加而放大;MR模型对体系前两阶频率作用相同,对模态阻尼比的影响可忽略不计,不适用于人-结构相互作用分析;3种简化模型均降低了体系振动水平,合理考虑驻留人体对耦合体系动力特性的影响可提高结构振动分析精度。     

基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法

阐述了振动舒适度的传统评价方法.采用人体对振动主观反应的模糊随机评价模型,建立了相应的模糊隶属度与概率分布形式,提出了基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法.应用Matlab/Simulink软件建立了4自由度半车振动的仿真模型,得到了车身加速度在受到路面随机激励时的烦恼率模型.并且与传统的1/3倍频程分析对比法中的疲劳-效率降低界限进行比较,验证所提出的方法的正确性.基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法,可以进一步对振动引起的不满人数进行定量评估.     

基于AMESim的新型油气弹簧建模与仿真

针对传统气室外置式油气弹簧存在的结构复杂、空间布置较难等问题,提出了一种新型单气室油气弹簧结构.介绍了该油气弹簧的结构和工作原理,简化得到了其物理模型,并在仿真软件AMESim下搭建了其动力学模型,同时对油气弹簧样件进行了外特性试验,验证了仿真模型的精度.将建立的油气弹簧模型接入1/4车辆模型进行仿真,在不平路面下对是否装有该油气弹簧系统车辆的车身加速度和悬架动行程等指标进行仿真对比,研究了该油气弹簧对车辆平顺性的影响.结果表明:该新型油气弹簧可以显著减小车辆振动,提高车辆的行驶平顺性.